Analyse modale et sous-structuration tridimensionnelle : application aux ponts thermiques

par Yan Gao

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Jean-Jacques Roux.

Soutenue en 2005

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    Le premier chapitre aborde une des technique possible pour obtenir un modèle d'ordre réduit : l'identification. Cette technique semble bien maîtrisée et est illustrée par l'exemple d'un pont thermique représentatif d'un coin 3D d'un bâtiment qui est un cas de référence pour les calcul numériques tri-dimensionnels et qui est parfaitement décrit dans la norme européenne EN ISO 10211-1. Le deuxième chapitre concerne l'application des méthodes de réduction aux transferts thermiques à travers les éléments d'enveloppe des bâtiments et plus particulièrement les ponts thermiques. Après dicrétisation spatiale du problème conductif et linéarisation des échanges convectifs et radiatifs, un modèle d'état de grande dimension est obtenu, il est nécessaire d'obtenir un modèle d'état de taille réduite pour bien représenter les relations " entrées/sorties " (flux conduits dus aux sollicitations en température, par exemple). Le troisième chapitre est consacré à la mise en œuvre des technique de réduction présentées au chapitre précédent et les résultats sont comparés à ceux d'une expérimentation en vraie grandeur disponible au laboratoire. Dans le dernier chapitre nous proposons une nouvelle méthode permettant la prise en compte, dans les code de calcul consacrés à la simulation du comportement thermo-aéraulique des bâtiments, du surplus de flux engendré par les ponts thermiques. En effet la plupart de ces codes de calcul ne considèrent que les flux traversant la partie courante des murs constituant l'enveloppe du bâtiment et ne traite la conduction qu'en unidirectionnel. Le modèle proposé par le candidat permet de combler cette lacune.


  • Résumé

    [. . . ]. Even for some that do account for the deficiency, the transient behavior of thermal bridge is almost never taken into account in transient state approach. To make up (compensate) this shortcoming, in this theses, we propose and model multi-dimensional heat transfer in building components by state-space methods and solve its order-reduced by different ways to get a simplified model. Furthermore, a thermal bridge additional heat loss model was proposed and implanted this model into thermal simulation code to satisfy our demands for simulation. Firstly, induced the state-space model, and constructed heat transfer equation for thermal bridge by spatial discritation. Then, a ‘generator’ which can directly create the mathematic expression after the data physical and geometric for problem analyzed were input. Secondly, two methods for simplifying high-order model were used, transfer-function method from multi-dimensional state-space model and sub-space identification method. Then, reduced model is used for solving the high-order problem and a modal equilibrated was also proposed for efficient calculation. Compared among three reduced model method, realized equilibration method (Moore method) is accepted and suggested for getting low-order model. The results were validated through experimental data. The conception of thermal bridge additional heat loss matrix was proposed to deal with thermal calculation for thermal bridge in the code modeled heat transfer in un-dimensional. By this way, thermal bridge heat loss can be included and coupled with entire building thermal dynamic process. At the last, thermal bridge additional heat loss low-order model was implanted and connected in simulation code TRNSYS. Building simulation was realized in complex thermal phenomenon coupling with thermal equipment with heat bridge consideration.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XIII-119 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 105-112, réf. en français, anglais et chinois

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2966)
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