ANNEXES : LES SOLUTIONS BIOCLIMATIQUES - BHEE

A7.2. La modélisation aéraulique
Annexes
L’objet de la modélisation des mouvements d’air est de permettre d’optimiser la conception
et la planification de la ventilation au sein des bâtiments (Barhoun, 2006). Deux catégories
d’outils numériques sont distinguées pour simuler les écoulements d’air :
- les codes de champ ou modèles de type CFD (Computational Fluid Dynamics), qui
permettent une modélisation détaillée, mais qui sont néanmoins relativement lourds
d’utilisation par le détail des entrées qu’ils nécessitent, le temps nécessaire pour
définir un problème et l’importance des moyens informatiques qu’ils demandent
(Regard, 1996). Ils ne permettent pas de tenir compte de toutes les interactions d’un
bâtiment complet
- les codes de pression ou modèles nodaux ou zonaux, qui ont l’avantage d’être plus
maniables, en fournissant des résultats toutefois globaux tels que les débits entre
zones sans pour autant décrire le détail des écoulements à l’intérieur d’une zone. Ils
sont développés spécifiquement pour l’application à la thermo aéraulique des
bâtiments, dont l’échelle de résolution est plus importante. Le nombre d’équations à
résoudre est ici moins important.
Le critère de sélection retenu pour modéliser les transferts aérauliques dans le bâtiment est
la fiabilité des résultats en un minimum de temps. L’approche nodale ou zonale permet de
simplifier des modèles à des fins de rapidité de calcul (Barhoun, 2006). Le bâtiment est ainsi
représenté par un ensemble de nœuds représentant des pièces ou un groupement de pièces
qui communiquent par des liens avec l’extérieur 28 et avec l’intérieur (échanges entre
pièces). La modélisation se caractérise par la définition d’un nœud par zone. Les lois
régissant les transferts aérauliques entre zones sont généralement des lois de puissance qui
donnent le débit d’air en fonction de la différence de pression.
Les écoulements analysés dans cette étude ont lieu entre les différentes zones du bâtiment
et l’extérieur à travers les ouvertures volontaires 29 ou accidentelles 30 de l’enveloppe. Le
choix de TRNFLOW a été précisé dans le corps de texte (cf. § 5.4.2). Les différents nœuds
de la maquette d’écoulement sont définis et la maquette rappelée (cf. Figure 27) : quatre
classes des nœuds sont employées pour définir le réseau d’écoulement d'air : nœuds à
pression constante, zones thermiques, nœuds auxiliaires et nœuds externes. Chaque nœud
est à une hauteur de référence. La hauteur de référence des nœuds externes et des nœuds à
pression constante est définie comme niveau de référence du bâtiment. Les niveaux de
référence des zones thermiques et des nœuds auxiliaires sont définis par rapport au niveau
de référence du bâtiment. Les pressions de nœud sont définies comme différences de
pression entre la pression totale dans le nœud et la pression barométrique ambiante au
niveau de référence de bâtiment. Cela signifie que par exemple un nœud constant de
pression 0 Pa n'a aucune pression supplémentaire par rapport à la pression ambiante. Avec
des nœuds à pression constante une pression fixe à l'extérieur du bâtiment peut être définie
par rapport à la pression barométrique ambiante.
Les zones thermiques correspondent aux zones dans le modèle thermique. Chaque zone
thermique est supposée homogène en température, et peut être représentée par un nœud
avec des valeurs simples pour la température, l’humidité, la pression, et la possibilité de
traiter des polluants. La température et l'humidité sont calculées dans le modèle thermique
pour chaque zone thermique et sont intégrées dans le modèle aéraulique.
28 Fissures, conduits, ouvertures ou système de ventilation mécanique.
29 Entrée d’air, bouches d’aération, conduites de cheminée
30 Infiltrations d’air par les fenêtres ou portes, fissures dans les parois opaques
Thèse de doctorat - C. FLORY-CELINI 309 Université Claude Bernard