DI-UMONS : Dépôt institutionnel de l’université de Mons

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(titres de publication, de périodique et noms de colloque inclus)
2017-05-30 - Colloque/Présentation - poster - Français - 1 page(s)

Chardome Geoffroy, Feldheim Véronique , "Modélisations numériques 2D/3D d’un échangeur air-sol validées par des relevés expérimentaux." in Congrès Français de Thermique (SFT), Marseille, France, 2017

  • Codes CREF : Recherche énergétique (DI2290), Transfert de chaleur (DI2211)
  • Unités de recherche UMONS : Thermique et Combustion (F704)
  • Instituts UMONS : Institut de Recherche en Energétique (Energie)

Abstract(s) :

(Français) L’échangeur air-sol ou puits canadien utilise la capacité thermique de la terre, pour amortir et déphaser la variation périodique de la température extérieure afin de permettre la ventilation hygiénique d’un bâtiment tout en limitant sa consommation énergétique. Il est composé d’un ensemble de tuyaux enterrés dans lesquels circule l’air servant à la ventilation du bâtiment. Pour valider les modèles numériques, le monitoring d’une installation est réalisé en continu relevant la température de l’air à l’entrée, à la sortie et tous les 5 m au sein des tuyaux qui composent l’échangeur. L’échangeur se compose de deux tuyaux en polyéthylène à haute densité de 140 mm de diamètre intérieur distants de 1 m et enterrés à une profondeur allant de 1,25 m à l’entrée à 2 m à la sortie sur une longueur de 25 m. La pente de 3% permet l’évacuation des condensats formés durant la période estivale. Le sol est composé de remblai sablo-caillouteux dont la nature hétérogène rend difficile la modélisation et la nappe phréatique se situe à une profondeur de 2,5m. Plusieurs modèles simplifiés ont été réalisés à l’aide du logiciel TRNSYS [1] et du logiciel COMSOL Multiphysics (modèle 2D) [2]. Nous proposons dans cet article une analyse approfondie dans laquelle les résultats des modèles 2D seront comparés à ceux des modèles 3D ainsi qu’aux données récoltées sur l’installation existante. Les modélisations 2D discrétisent les tuyaux sur leur longueur en différents tronçons au sein desquels le flux de chaleur est supposé constant. La modélisation 2D d’un tronçon est réalisée à l’aide du logiciel COMSOL Multiphysics et une interface MATLAB permet la réalisation d’une routine pour traiter les résultats en sortie de tronçon et définir les caractéristiques physiques de l’air à l’entrée du tronçon suivant. Les modélisations sont réalisées pour une année complète avec un pas de temps d’une heure pour étudier les effets de l’échangeur sur la variation périodique annuelle ou journalière des températures. Une étude paramétrique systématique est effectuée qui concerne les échanges convectifs à la surface du sol (dimension caractéristique), la nature du sol (propriétés thermiques) et la profondeur de la nappe phréatique. Les résultats obtenus par ces modélisations sont proches des résultats expérimentaux, permettant de valider le modèle qui servira de base à une étude prédicatrice sur la formation de condensats au sein de l’échangeur.