Stratification de l'air

[Jeremy]

Bonjour

Voici la problématique : je souhaite modéliser un espace en double hauteur. Il s'agit d'un salon surplombé par une mezzanine/couloir qui distribue l'étage supérieur. Le salon est chauffé, mais pas la mezzanine.

Afin de pouvoir apprécier les différences de comportement thermique entre le salon (en bas), et le haut, j'ai créé 2 pièces distinctes superposées (en utilisant la fonction "ne pas créer de plancher" dans Alcyone) que j'ai placées dans 2 zones thermiques distinctes.

Je paramètre tout d'abord une ventilation forcée de 30m3/h de bas en haut qui correspond au tirage des extracteurs au premier étage (en admettant que tout l'air extrait vient du bas, ce qui est faux...)

Résultat surprenant : la mezzanine est toujours plus froide d'environ 3 à 4°C...

J'essaie alors de paramétrer 2 ventilations forcées à 5 vol/h dans les 2 sens (de haut en bas et de bas en haut) afin de modéliser les mouvements de convection naturelle, mais ça ne fonctionne pas : la mezzanine reste presque aussi froide, bien que les besoins de chauffage dans le salon aient augmentés de 35%

En passant à 30 vol/h, la mezzanine se réchauffe enfin, mais se maintient toujours 1 à 2°C en dessous de la température du salon... et si la consommation du salon augmente encore, cela se fait maintenant à la faveur de celle des pièces du haut, qui diminue légèrement...

Au delà de 30 vol/h, cela ne semble plus très réaliste, et la simulation n'aboutit pas (diverses erreurs de réduction ou couplage des matrices...)

Cette question est très importante pour savoir si l'on peut envisager de chauffer la maison avec un seul appareil de chauffage dans le salon.

Merci pour vos contributions.

[Renaud]

Pleiades+Comfie ne prend pas en compte la stratification de l'air.

Il est normal que la mézanine soit plus froide car elle doit avoir plus de déperdition que le séjour (les pertes par le toit sont plus importantes).
Quand vous mettez une ventilation du séjour vers la mézanine, le logiciel ne fait pas spécialement monter l'air chaud, il fait monter tout l'air quelque soit sa temépature.
Attention aussi au fait que si vous mettez une ventilation interne du séjour vers la mézanine, il faut compenser cet apport dans la ventilation externe du séjour.

Meilleures salutations

[Jeremy]

En réalité, le courant d'air chaud ascendant est "compensé" par un flux d'air refroidi qui redescend le long des parois, de débit sensiblement équivalent.

C'est pour cela que je saisis 2 ventilations internes, de débit équivalent, l'une du salon vers la mezzanine, l'autre en sens inverse.

Seulement, l'effet semble négligeable, même à fort débit, alors que les températures des 2 zones devraient tendre à s'homogénéiser...

La solution que vous me préconisez est de saisir seulement la ventilation interne ascendante et de compenser avec une entrée d'air neuf dans le salon (ventilation externe). J'imagine qu'en spécifiant un échangeur à 100% d'efficacité sur cette ventilation, le bilan thermique ne sera pas modifié ?

La question la plus importante finalement : comment faire pour vérifier l'aptitude d'un seul appareil de chauffage placé dans le salon à maintenir en température la maison entière ?

[olivir]

Bonjour,

Je suppose que P+C sera plus à même de répondre à votre question si votre chauffage unique transmet plutôt la chaleur par rayonnement et conduction ...

Parce que la modélisation de la circulation de l'air dans P+C se fait de façon approximative et un peu arbitraire, à ce qu'il me semble.

[Jeremy]

D'où le souci lorsqu'on veut chauffer une maison à étage avec un seul poële à RDC...

Vous n'avez jamais eu ce cas de figure à traiter ?

[Renaud]

Si, mais malheureusement, on est au limite de Comfie. Je ne vois pas d'astuce qui pourrait réellement prendre en compte ce genre de problème.
Comfie ne peut pas faire descendre d'un coté un flux d'air froid et faire monter un flux chaud.

[jdpjav]

Bonjour,
Les choses ont-elles évoluées positivement vis à vis ce cette problématique ? (évolution de P+C, ou "astuces")
Merci.

[jdpjav]

Dois-je comprendre que les limites de P+C n'ont pas évolué sur ce sujet ?
Merci.

[bertaud]

Il semble d'ailleurs que TRNSYS 17 amène un début de réponse en offrant la possibilité de placer plusieurs points dans un même volume d'air (cf lien, figure 4) ; je ne connais ni le modèle, ni l'algo

[Jerome]

Il semble d'ailleurs que TRNSYS 17 amène un début de réponse en offrant la possibilité de placer plusieurs points dans un même volume d'air (cf lien, figure 4) ; je ne connais ni le modèle, ni l'algo

C'est ce qu'on nous a dit à l'université (de la Rochelle) cette année. Je ne le vois pas écrit explicitement, mais ça serait limité à un découpage vertical. Il est écrit sous la figure qu'on peut attribuer ventilation et infiltrations à chaque point. J'imagine que le moteur prend en charge le calcul de tirage thermique en plus.

[Régis]

Bonjour,

Dois-je comprendre que les limites de P+C n'ont pas évolué sur ce sujet ?

Pleiades+Comfie n'a pas évolué sur ce point et n'est toujours pas en mesure de prendre en compte la stratification de l'air.

Cordialement.

[bertaud]

Je reviens sur ce sujet. Après m'être aperçu que TRNSYS17 abordait ce problème, je me suis plongé dans le "Engineering references" d'Energy Plus (Design Builder par exemple) et eux aussi proposent des modes de calculs, basés sur une représentation nodale donc identique à celle de Pleiade, permettant d'approcher la stratification sans faire appel à de la CFD (pour les curieux, c'est aux pages 384 et suivant (le doc fait un bon millier de pages ) dans le § intitulé RoomAir models. Est-ce que l'équipe de Pleiade s'est penchée sur le sujet ?

[Régis]

Bonjour,

La prise en compte de la stratification de l'air est une amélioration que nous envisageons de faire.
Cependant, elle ne fait pas partie des priorités immédiates.
Nous nous sommes donc très peu penché sur le sujet pour l'instant, même si nous avons connaissance de la méthode appliquée par d'autres éditeurs de logiciels.

Nous vous remercions d'avoir pris le temps de nous transmettre ces remarques.

Cordialement.

[olivir]

Bonjour,

On en est où de cette modélisation de la stratification ?

[Régis]

Bonjour,

La stratification de l'air sera prise en compte via une amélioration de notre moteur de calcul Comfie par ARMINES. Il s'agit d'un travail de développement relativement long qui suit son cours mais pour lequel nous ne somme pas en mesure de vous donner de date de mise à disposition.

Cordialement.