Simulation numérique de l'interaction de systèmes énergétiques du bâtiment à l'aide d'une plateforme de simulation basée sur le solveur SPARK

Pour contrer l'augmentation de la demande mondiale en énergie, l'efficacité énergétique dans les bâtiments est un levier majeur. On parle donc de plus en plus de bâtiments basse énergie et de maisons passives. Nous verrons à quoi correspondent ces notions. L'idée est ici de travailler à partir d'une plateforme de simulation (SimSpark) basée sur le solveur Spark pour décrire le comportement thermo-aéraulique dans les bâtiments. A partir de cette plateforme, on peut facilement intégrer tout type de système. En exploitant la modularité de l'environnement, il est possible d'évaluer le gain apporté par différents types d'enveloppes ou par l'ajout de différents systèmes. On peut également connaître les interactions qui peuvent avoir lieu pour en déduire quelles sont les associations les plus efficaces. Nous présenterons ici une évaluation de l'effet de la mise en place d'une ventilation double flux sur les besoins de chauffage ainsi que l'effet de l'ajout de casquettes au dessus des fenêtres sur le comportement thermique du bâtiment

Dynamic interactions between the ground heat exchanger and environments in earth–air tunnel ventilation of buildings

Earth–air tunnel ventilation is an energy efficient method of preheating or cooling of supply air to abuilding. The purposes of this study are to investigate the performance of earth–air heat exchangersunder varying soil and atmosphere conditions and the interactions between the heat exchanger andenvironments. A computer program has been developed for simulation of the thermal performance of anearth–air heat exchanger for preheating and cooling of supply air, taking account of dynamic variationsof climatic, load and soil conditions. The program solves equations for coupled heat and moisture transferin soil with boundary conditions for convection, radiation and evaporation/condensation that vary withthe climate both at the soil top surface and inside the heat exchanger. The importance of dynamic inter-actions between the heat exchanger, soil and atmosphere is illustrated from the comparison of the heattransfer rates through the heat exchanger. The predicted heat transfer rate varies with operating time anddecreases along the passage of air in the heat exchanger. Neglecting the interactions would significantlyover-predict the heat transfer rate and the amount of over-prediction increases with operating time

Environnements de simulation adaptés à l'étude du comportement énergétique des bâtiments basse consommation

Beginning in 2012, every new building in France will have to meet low-consumption standards. This means that their primary energy consumption will have to be under 50 kW.h/(m².year) for heating, cooling, ventilation, lighting and hot water production. Digital simulation can contribute greatly to reaching this objective.Existing energy simulation environments were designed for classic buildings that have much higher consumption than the standards set for 2012, so it is important to see whether the models as well as the simulation methods used still correspond to these new building requirements. The objective of this work is to show the advantages of using an equation-based simulation environment to study the energy behaviour of buildings.For that purpose, several models were implemented in SIMSPARK platform: a phase-change material model, a model to take into account long-wave radiation calculating sunspot position, and an earth-to-air heat exchanger model. They were integrated into a global model of a low-consumption building to show the advantages of the simulation environment used. Its object-oriented feature make it possible to validate independently new models and then to integrate them easily into a model at a higher hierarchical level. Since the environment is equation-based and it is not ex ante oriented, the resolution direction of some problems could be inversed in a dynamic simulation. Finally, the robustness of the resolution methods used is shown.En France, à partir de 2012, tous les bâtiments neufs devront répondre aux critères de basse consommation, c'est-à-dire qu'ils devront consommer moins de 50 kW.h/(m².an) en énergie primaire pour le chauffage, le refroidissement, la ventilation, la production d'eau chaude sanitaire et l'éclairage (à moduler selon la région et l'altitude). La simulation numérique a un rôle important à jouer pour atteindre cet objectif.Les environnements de simulation énergétique existants ont été conçus pour des bâtiments classiques pour lesquels les consommations sont beaucoup plus importantes que celles fixées pour 2012, il faut donc voir si les modèles mais aussi les méthodes de simulations utilisés correspondent toujours aux spécificités de ces nouveaux bâtiments. L'objectif de ce travail est de montrer l'intérêt d'utiliser un environnement de simulation basé sur les systèmes d'équations pour étudier le comportement énergétique des bâtiments basse consommation. Pour cela, plusieurs modèles ont été implémentés dans l'environnement SIMSPARK. Il s'agit d'un modèle de matériau à changement de phase, d'un modèle de prise en compte du rayonnement de courtes longueurs d'onde par calcul de la tache solaire et d'un modèle d'échangeur air-sol. Ils ont été intégrés dans un modèle global de bâtiment basse consommation ce qui a permis de montrer les avantages de l'environnement de simulation utilisé. Le fait qu'il soit orienté objet permet de valider indépendamment les nouveaux modèles puis de les intégrer facilement à un modèle de niveau hiérarchique supérieur. Le fait qu'il soit basé sur les systèmes d'équations a permis grâce à la non orientation a priori du modèle d'inverser le sens de résolution de plusieurs problèmes dans une simulation dynamique. Enfin, la robustesse des méthodes de résolution utilisées a été éprouvée

Modelling earth-to-air heat exchanger behaviour with the convolutive response factors method

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Use of response factors method to model earth-to-air heat exchanger behaviour.

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Environnements de simulation adaptés à l'étude du comportement énergétique des bâtiments basse consommation

En France, à partir de 2012, tous les bâtiments neufs devront répondre aux critères de basse consommation, c'est-à-dire qu'ils devront consommer moins de 50 kW.h/(m2.an) en énergie primaire pour le chauffage, le refroidissement, la ventilation, la production d'eau chaude sanitaire et l'éclairage (à moduler selon la région et l'altitude). La simulation numérique a un rôle important à jouer pour atteindre cet objectif. Les environnements de simulation énergétique existants ont été conçus pour des bâtiments classiques pour lesquels les consommations sont beaucoup plus importantes que celles fixées pour 2012, il faut donc voir si les modèles mais aussi les méthodes de simulations utilisés correspondent toujours aux spécificités de ces nouveaux bâtiments. L'objectif de ce travail est de montrer l'intérêt d'utiliser un environnement de simulation basé sur les systèmes d'équations pour étudier le comportement énergétique des bâtiments basse consommation. Pour cela, plusieurs modèles ont été implémentés dans l'environnement SIMSPARK. Il s'agit d'un modèle de matériau à changement de phase, d'un modèle de prise en compte du rayonnement de courtes longueurs d'onde par calcul de la tache solaire et d'un modèle d'échangeur air-sol. Ils ont été intégrés dans un modèle global de bâtiment basse consommation ce qui a permis de montrer les avantages de l'environnement de simulation utilisé. Le fait qu'il soit orienté objet permet de valider indépendamment les nouveaux modèles puis de les intégrer facilement à un modèle de niveau hiérarchique supérieur. Le fait qu'il soit basé sur les systèmes d'équations a permis grâce à la non orientation a priori du modèle d'inverser le sens de résolution de plusieurs problèmes dans une simulation dynamique. Enfin, la robustesse des méthodes de résolution utilisées a été éprouvée.Beginning in 2012, every new building in France will have to meet low-consumption standards. This means that their primary energy consumption will have to be under 50 kW.h/(m2.year) for heating, cooling, ventilation, lighting and hot water production. Digital simulation can contribute greatly to reaching this objective. Existing energy simulation environments were designed for classic buildings that have much higher consumption than the standards set for 2012, so it is important to see whether the models as well as the simulation methods used still correspond to these new building requirements. The objective of this work is to show the advantages of using an equation-based simulation environment to study the energy behaviour of buildings. For that purpose, several models were implemented in SIMSPARK platform: a phase-change material model, a model to take into account long-wave radiation calculating sunspot position, and an earth-to-air heat exchanger model. They were integrated into a global model of a low-consumption building to show the advantages of the simulation environment used. Its object-oriented feature make it possible to validate independently new models and then to integrate them easily into a model at a higher hierarchical level. Since the environment is equation-based and it is not ex ante oriented, the resolution direction of some problems could be inversed in a dynamic simulation. Finally, the robustness of the resolution methods used is shown.CHAMBERY -BU Bourget (730512101) / SudocSudocFranceF

Dynamic study efficiency of the use of phase change materials integrated on the ceiling of a community hall

ACTIInternational audienceIn this article, we study the influence of the insertion of a phase change materials (PCMs) in the ceiling of a community hall on its comfort during the summer period. This study was realized using a dynamic thermal simulation of the building using a modelica library (BuildSysPro). Initially, we have defined materials used for the building including the characteristics of the phase change material used (thermal conductivity, melting temperature, specific heat capacity, latent heat and density). We have tested two configurations: insertion of a layer of PCM mortar and incorporation of PCM in rock wool ceiling tiles. We study the influence of the over-ventilation during night on these two cases. By comparing the simulation results during summer, we have noticed that the over-ventilation during night has a significant influence in reducing the inner temperature of the building. The insertion of PCM in a layer of ceiling tiles didn’t have a significant efficiency contrary to the insertion of a layer of PCM mortar. Secondly, we have optimized the PCM characteristics in order to achieve more comfort during summer

Etude numérique des échanges convectifs au sein d’une fenêtre pariétodynamique de type Paziaud® contenant un film chauffant.

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Modélisation d'un échangeur air-sol par la méthode des facteurs de répons, validation et couplage au bâtiment

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Clinical results in microwave radiometric mammography

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