Suivi et compréhension expérimental des FLUx d’air dans les BATiments – FLUBAT

La méthode est basée sur le suivi 3D lagrangien des écoulements d’air par injection de traceurs dans les bâtiments. Le suivi lagrangien de différentes zones de la pièce d'habitation, permettra de comprendre l’interaction entre les diffuseurs d’air et la zone d’occupation. L’approche suivi 3D lagrangien a déjà fait l’objet d’une thèse au CETHIL qui a permis de valider le principe. Il s’agit cette fois de l’étendre à une zone plus vaste en mettant en œuvre plus de caméras de suivi des traceurs et en modifiant l’algorithmie en conséquence. Ceci constitue un enjeu important en termes de verrous technologiques. Dans un deuxième temps la méthode sera appliquée à un ensemble de cas pertinents de ventilation pour les bâtiments basse consommation. La cellule de diffusion de l'air du LaSIE (AIRDIFF) équipée de ses moyens de diagnostic par anémométrie Laser, accueillera les mises en situation des différents cas de référence. Les systèmes anémométriques à laser serviront à la validation/calage de la méthode lagrangienne. Des différents cas de référence, on pourra tirer des conclusions sur les interactions entre les écoulements engendrés par les diffuseurs d’air et la pièce elle-même et donc fournir des informations importantes pour ouvrir de nouvelles voies de développement des méthodes de modélisation. En parallèle, il sera possible de fournir des informations opérationnelles qui seront traitées et mise en forme par la société CIAT partenaire du projet. Ces informations permettront en particulier de définir les conditions de bonne mise en œuvre (par rapport au confort et à la qualité de l’air) des diffuseurs d’air innovants.

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Les bâtiments de demain seront, pour le moins, des Bâtiments à Basse Consommation (BBC). La réduction importante des puissances nécessaires dans ce type de bâtiments pose le problème crucial de la répartition spatiale des faibles débits d’air que l’on devra injecter dans les pièces de vie. La qualité de l’air et le confort thermique seront fortement menacés si le problème du mélange de l’air injecté à l’air ambiant n’est pas efficacement contrôlé. Une solution technologique finalisée typique qui permet une amélioration conséquente du mélange a été proposée dans le cadre du projet ANR-PREBAT 2005 « INDUBAT ». Elle servira de base à ce projet. Il s’agit d’un diffuseur innovant à haute induction basé sur le contrôle passif du mélange du jet d’air à l’air ambiant. Ceci est obtenu, en particulier, par l’utilisation de géométries originales intégrées dans la conception du diffuseur d’air. Comme pour d’autres dispositifs, la performance est qualifiée aujourd’hui en Laboratoire, en configuration de jet libre et isotherme ce qui n’est pas une situation courante dans le bâtiment. Dans une situation réaliste de type bâtiment, la qualification des écoulements moteurs va inéluctablement poser la question de l’interaction entre le jet et la pièce dans laquelle va se développer un écoulement convectif tridimensionnel basse vitesse. De plus, le couplage jet d’air/champ thermo-convectif intérieur n’est guère qualifié alors que le contrôle de l’ambiance sous-tend l’effort consenti en direction d’une maitrise de l’écoulement moteur. L’absence d’un outil efficace de diagnostic du champ thermo-convectif dans la pièce rend alors difficile l’analyse de la performance des nouvelles technologies en situations réelles.
Afin d’y remédier, nous nous proposons de développer un nouveau moyen expérimental de caractérisation des mouvements convectifs : un suivi Lagrangien 3D de particules (3D Particle tracking Velocimetry) en utilisant divers types de caméras pour obtenir une vision d’ensemble de la dynamique dans la pièce, permettant ainsi la qualification de solutions innovantes. La deuxième phase de ce projet consistera à exploiter ce nouveau dispositif dans le cas du diffuseur innovant pour étudier l’interaction du jet de ce diffuseur avec la pièce. Un ensemble de 12 configurations d’injection sera analysé, produisant un savoir qui sera mis à la disposition de la communauté numéricienne travaillant dans le champ de la thermique du bâtiment.