Consommations énergétiques et confort thermique des locaux chauffés : approche par les modèles zonaux

par Hubert During

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Christian Inard.

Soutenue en 1994

à Lyon, INSA , dans le cadre de Ecole Doctorale Mecanique, Energetique, Genie Civil, Acoustique (MEGA) (Villeurbanne) , en partenariat avec CETHIL - Centre de Thermique de l'INSA de Lyon (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Constructions -- Isolation thermique
• Écoulement instationnaire (dynamique des fluides)
• Étude comparative

Résumé

Le travail q ue nous présentons ici a été réalisé dans le cadre du groupe de Recherche sur les Émetteurs de Chaleur (GREC). Le but de ce groupe de recherche était d e caractériser, dans des conditions réalistes d e fonctionnement, l'efficacité énergétique de divers systèmes d'émission de la chaleur. Pour cela, nous avons développé un modèle zonal qui permet de prédire le comportement thermique en régime dynamique des locaux couplés à leur système de chauffage. Les différents systèmes chauffage considérés ici sont radiateur à eau, convecteur électrique, panneau radiant, plafond chauffant et plancher chauffant. Pour chaque émetteur de chaleur, il a été mis au point un modèle de comportement et régime dynamique. Quant 0 la prédiction des transferts de chaleur au sein du local, nous utilisons la méthode des différences finies pour la conduction, la méthode des radiosités utilisant la notion de facteur de forme pour les échanges radiatifs et le concept de modèle zonal pour comportement thermo-convectif. Après une comparaison des résultats donnés par le modèle avec des expér1mentations réalisées en régime permanent et dynamique, nous avons simulé plusieurs locaux. L'analyse des résultats permet de proposer des recommandations.

Titre traduit

= Energy consumption and thermal comfort in buildings : an approach with zonal models

Résumé

This work was carried out in the frame of the research group on heating systems. The aim of this research group was to characterize energy efficiency of different heating systems in real conditions. In we have developed a zonal model which allows us to predict the transient thermal behaviour of various buildings coupled with different heating systems. The heating systems we consider here are : hot water radiator, electric convector, radiant panel, heating ceiling, heating floor. For each s y stem, we built a dynamic model. Concerning the floor. For each s y stem, we built a dynamic model. Concerning difference method for conduction, the radiosity method using shape factors for radiative exchanges and the zonal model concept for the therme-convective behaviour. After a comparison of the results given by the model with steady state and transient experiments we performed some buildings. The analysis of the results allowed us to give some advices.