Instrumentation pour la séparation des transferts thermiques couplés à la surface d'un paroi : application à la gestion d'ambiances
par Alexis Dubernard
Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur. Génie civil
Sous la direction de Stéphane Lassue.
Soutenue en 2000
à l'Artois .
mots clés-
Résumé
Ce travail s'inscrit dans le contexte expérimental de la séparation et de la mesure des transferts thermiques par rayonnement et par convection. Nous nous intéressons plus particulièrement aux interactions énergétiques entre une paroi de bâtiment, qu'elle soit intérieure ou extérieure, et son environnement micro-climatique. La solution envisagée pour traiter ce problème, repose sur l'utilisation d'une instrumentation originale permettant la mesure de flux thermiques. Un nouveau capteur sensible aux rayonnements thermiques a été caractérisé. Cela se passe par la conception d'un banc d'étalonnage, la recherche de la définition la mieux appropriée pour sa sensibilité, et l'étude de l'effet d'éventuelles perturbations sur sa réponse. La nécessité d'assurer au mieux le confort des occupants dans un local, tout en optimisant la gestion des énergies, imposent l'emploi de dispositifs fiables et de mise en oeuvre aisée. Notre travail propose ensuite l'utilisation des capteurs fluxmétriques, et notamment du capteur radiatif, pour le contrôle optimal des ambiances. Des résultats expérimentaux en gestions d'ambiances thermiques de confort, basés sur la notion de température résultante, sont présentés et comparés à une régulation classique par température d'air. Ils montrent les avantages du concept de flux appliqué à la régulation. Enfin, le problème de la séparation des échanges thermiques superficiels entre une paroi extérieure et son environnement micro-climatique a été abordé dans le cadre d'une première approche essentiellement expérimentale. Nous montrons que, par l'utilisation de mesures fluxmétriques, la détermination des coefficients d'échanges et la décomposition des apports solaires sont rendues possibles à la surface d'une paroi de bâtiment.
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Titre traduit
Instrumentation for the separation of the coupled thermal transfers on a wall surface : application to the management of environments
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Résumé
This work is within the framework of the experimental context of the separation and the measurement of the thermal transfers by radiation and convection. More particularly, we are interested in the energy interactions between a building wall, whether it is interior or an external one, and its micro-climatic environment. The solution planned to deal with this problem, rests on the use of an original instrumentation allowing the measurement of heat fluxes. A new sensor sensitive to the thermal radiations was characterized. That imposes the design of a calibration bank, the search of the best adapted definition fot its sensitivity, and the study of the effect of possible disturbances on its answer. The needs as well as possible for ensuring the comfort of the occupants in a room, while optimizing the energy management, impose the use of reliable devices and easily brought into operation. Our work then proposes the use of fluxmetric sensors, and in particular of the radiative one, for the optimal control of environments. Experimental results in managements of thermal environments of comfort, based on the concept of resultant temperature, are presented, and compared with a traditional regulation by air temperature. They show the advantages of the concept of flow applied to the regulation. Lastly, the problem of the separation of surface heat exchange between an external wall and its micro-climatic environment was approched within the framework of a first approach primarily experimental. We show that, by, the use of fluxmetric measurements, the determination of the exchanges coefficients and the decomposition of the solar contributions are made possible on the surface of a building wall.
