VALIDATION D'UN CODE DE TRANSFERT DE CHALEUR ET D'HUMIDITÉ DANS UNE PAROI SELON LA NORME EN 15026

International audienceLa simulation numérique des transferts de masse et de chaleur est devenue un outil important pour l'étude du comportement des parois d'un bâtiment que ce soit pour évaluer les performances de différents éléments constitutifs ou pour déterminer l'évolution globale d'un bâtiment dans son environnement. Devant le développement croissant des modèles mis en oeuvre pour ces simulations numériques, la norme EN15026 permet de préciser les équations à mettre en oeuvre pour le calcul du transfert d'humidité et de chaleur en régime instationnaire ainsi que leurs conditions d'utilisation. Cette norme propose également un exemple de référence destiné à valider un modèle numérique. Cet article présente le modèle numérique développé au laboratoire, nommé TMC et montre qu'il répond aux exigences de cette norme

Validation d'un modèle numérique 1D de transfert de masse et de chaleur

National audienceDans le cadre de la caractérisation hygrothermique de matériaux à faible qualité environnementale, un modèle numérique unidimensionnel de transfert de masse et de chaleur nommé TMC a été mis au point au laboratoire. Ce modèle est actuellement en cours de validation. Cet article présente d'une part le modèle numérique développé et le compare, d'autre part, à une solution analytique et à d'autres modèles existants sur un cas test simple fourni par la littérature. Celui-ci consiste à modéliser la distribution d'humidité sur un mur homogène sous conditions isothermes en 1D. Initialement, le mur est en équilibre avec les ambiances intérieures et extérieures. A t>0, les ambiances sont modifiées. La distribution d'humidité au sein du mur à 100 h, 300 h et 1000 h est alors étudiée. ABSTRACT. In the context of hygrothermical caracterization of environmental friendly materials, a numerical model, called TMC, for describing mass and heat transfer is developed in our laboratory. This paper presents at first the numerical unidimensionnal model and secondly, compares it to analytical solution and other models on a simple test case. This case consists in modelling humidity distribution in homogenous wall under isothermal conditions. Initialy, the wall is in equilibrium with indoor and outdoor surroundings. Then, conditions are modified and humidity distribution in a wall at 100 h, 300 h and 1000 h is studied

Modélisation du transfert de chaleur et de masse : impact de la perméabilité à l'air et de l'hystérésis pour le béton de chanvre

National audienceIn the context of hygrothermical caracterization of environmentally friendly materials, a non hysteretic 1D model, for describing mass and heat transfer is implemented with COMSOL. The model is validated thanks to an international benchmark HAMSTAD WP2. Numerical and experimental results from hemp concrete wall submitted to real climatic solicitations are compared. The poor agreement between these one conducts to analyse the air transfer through the wall and the modeling of sorption isotherm hysteresis

Influence of temperature on sorption process in hemp concrete

International audienceHemp concrete is a bio-based material which is currently undergoing a growing development. Its hygrothermal behaviour highly depends on the evolution of the moisture content which has a significant influence on heat and moisture transfer. Hysteresis phenomenon and temperature effects on sorption process make difficult the prediction of the moisture content evolution. Hysteresis phenomenon determines the equilibrium moisture content during successive adsorption/desorption cycles. Temperature influences also the equilibrium moisture content: the warmer the temperature, the lower will be the equilibrium moisture content at the same relative humidity. These two phenomena are most often neglected for modelling the moisture content evolution in heat and moisture transfer models. This can cause significant discrepancies to predict the hygrothermal response of a material subjected to climatic variations. This paper intents to contribute to the better knowledge of such sorption processes by providing new measurements and by analysing and comparing different theoretical approaches. Some adsorption and desorption main and intermediate scanning curves are measured at two different temperatures. Models taking into account these phenomena are presented. The comparison between experimental and numerical results shows that the theoretical approaches investigated are promisin

MODELISATION DU TRANSFERT D'AIR, DE MASSE ET DE CHALEUR AUX TRAVERS DE PAROIS MULTICOUCHES

Les constructions à faible impact environnemental à structure poreuse connaissent actuellement un véritable essor. Le développement de modèles numériques capables de prévoir leur comportement hygrothermique s'avère être un outil précieux. Le modèle développé traite des échanges de masse, de chaleur et d'air au sein de matériaux poreux dans différentes configurations et soumis à des conditions climatiques diverses. Au travers de cinq cas tests numériques issus d'un benchmark international HAMSTAD, un modèle de calcul développé sous COMSOL Multiphysics est présenté. Ce logiciel de calcul par éléménts finis est adapté à la résolution de systèmes d'équations différentielles fortement couplées appliqués à des structures multicouches et multidimensionnelles rencontrées dans l'enveloppe des bâtiments. La cohérence des résultats obtenus pour les cas tests nous permet de valider notre modèle

Effect of coating on the hygric performance of a hemp concrete wall

International audienceConstructions built with environmentally friendly materials like hemp concrete know currently a real development thanks to their low environmental impact and their interesting thermo-hydric properties. Their porous structure presents lots of advantages in terms of life quality compared with usual concretes. An experimental facility is designed to measure temperature and relative humidity within a hemp concrete wall (30 cm thick) submitted to climatic solicitations. This facility provides a set of experimental data suited for benchmarking a 1D HAM model. In the present work, the wall is submitted to relative humidity gradient under almost isothermal conditions. Comparisons between numerical and experimental data are performed. The results indicate that the use of main wetting curve is suited to describe the storage capacity of the material. However the use of hysteresis modelling is able to improve the description of drying stages. The hydro-thermal properties of the same wall coated on one side with traditional hemp lime render are then investigated numerically. The coating effect on relative humidity distributions is analysed. The ability of the coating to regulate moisture is pointed out

Hygrothermal behaviour of a hemp concrete wall : influence of sorption isotherm modelling

International audienceConstructions built with environmentally friendly materials like hemp concrete know currently a real development. The development of numerical models able to evaluate their hygrothermal behaviour turns out to be a precious tool for their study. The model deals with coupled heat, mass and air transfer through multi-layer 1D porous media submitted to climatic variations. The model is used to simulate the behaviour of a hemp concrete wall. Comparison between simulation and experiment is done showing the importance of taking into account hysteresis for sorption isotherm modelling

Etude dynamique et thermique par modélisation eulérienne-lagrangienne des effets liés aux interactions turbulence-particules dans un écoulement gaz-solide en conduite verticale non-isotherme

The present study aimed at contributing to the development of simulation tools for turbulent gas-solid non-isothermal flows, which are present in numerous industrial applications (drying processes, combustion, ). The modelling is implemented in the frame of an Eulerian-Lagrangian approach and leans on a fine representation of the mechanisms able to affect the suspension behaviour (anisotropic low-Reynolds k-epsilon closure model and WET closure model, stochastic particle tracking with collisions and dispersion, coupling between the phases). The influence of the various phenomena and their modelling on the behaviour of each phase is estimated by several parametric studies and by comparisons with results from the literature. The calculation code turned out to be able to predict the heat exchange modulation in the presence of particles for a relatively wide range of flows, even if several problems still arise for the smallest particle sizes and for the strongest mass loading ratios.Cette étude constitue une contribution au développement d'outils de simulation d'écoulements gaz-solide en situation anisotherme, présents dans de nombreuses applications industrielles (séchage, combustion, ). La modélisation repose sur une approche euler-lagrange et s'appuie sur une représentation fine des mécanismes qui affectent le comportement de la suspension (modèle k-epsilon anisotrope, à bas Reynolds et modèle WET, suivi lagrangien avec collisions et dispersion, couplage entre les phases). L'influence des différents phénomènes et de leur modélisation sur le comportement de chaque phase est évaluée par plusieurs études paramétriques et par confrontation avec des résultats issus de la littérature. Le code de calcul s'est avéré capable de prédire la modulation des échanges thermiques en présence de particules pour une gamme relativement large d'écoulements, même si plusieurs problèmes se posent encore pour les particules les plus petites et pour les plus forts taux de chargement

Étude dynamique et thermique par modélisation eulérienne-lagrangienne des effets liés aux interactions turbulence-particules dans un écoulement gaz-solide en conduite verticale non-isotherme

Cette étude constitue une contribution au développement d'outils de simulation d'écoulements gaz-solide en situation anisotherme, présents dans de nombreuses applications industrielles (séchage, combustion, ). La modélisation repose sur une approche euler-lagrange et s'appuie sur une représentation fine des mécanismes qui affectent le comportement de la suspension (modèle k-epsilon anisotrope, à bas Reynolds et modèle WET, suivi lagrangien avec collisions et dispersion, couplage entre les phases). L'influence des différents phénomènes et de leur modélisation sur le comportement de chaque phase est évaluée par plusieurs études paramétriques et par confrontation avec des résultats issus de la littérature. Le code de calcul s'est avéré capable de prédire la modulation des échanges thermiques en présence de particules pour une gamme relativement large d'écoulements, même si plusieurs problèmes se posent encore pour les particules les plus petites et pour les plus forts taux de chargement.The present study aimed at contributing to the development of simulation tools for turbulent gas-solid non-isothermal flows, which are present in numerous industrial applications (drying processes, combustion, ). The modelling is implemented in the frame of an Eulerian-Lagrangian approach and leans on a fine representation of the mechanisms able to affect the suspension behaviour (anisotropic low-Reynolds k-epsilon closure model and WET closure model, stochastic particle tracking with collisions and dispersion, coupling between the phases). The influence of the various phenomena and their modelling on the behaviour of each phase is estimated by several parametric studies and by comparisons with results from the literature. The calculation code turned out to be able to predict the heat exchange modulation in the presence of particles for a relatively wide range of flows, even if several problems still arise for the smallest particle sizes and for the strongest mass loading ratios.NANCY1-SCD Sciences & Techniques (545782101) / SudocLA ROCHELLE-BU (173002101) / SudocSudocFranceF

A HYBRID MODELING FOR TRANSIENT HEAT AND MOISTURE TRANSFER IN POROUS HYGROSCOPIC BUILDING MATERIALS

International audienceFor porous building materials, conservation equations for heat and mass transfer based on Kunzel's formulation are solved analytically under reduced conditions in the Laplace domain. The solutions are then inverted numerically thanks to the Stehfest algorithm. This hybrid modeling is benchmarked using well-documented experimental cases: isothermal heat and moisture transfer through gypsum board and non-isothermal heat and moisture transfer through cellulose insulation. Experimental and simulated results are in good accordance. The assumptions made for the resolution are discussed. A detailed study points out the importance of equilibrium moisture curves to model accurately heat and mass transfer