CHAPITRE 5 : Transferts de chaleur et de masse
5. Résultats et discussion
5.5. Comparaison de chacune des configurations pour la paroi Ouest
La Figure 71 regroupe les différentes configurations de paroi testées pour le mur pan de bois
orientation 258° (ouest). Chaque paroi est comparée à la configuration de référence selon le
nombre d’heures où l’humidité relative à l’interface dépasse 80% (ou 90% si le profil d’humidité
dépasse 80% sur l’année entière).
CHAPITRE 5 : Transferts de chaleur et de masse
127
Figure 71: Différence de nombre d'heures où HR>80% entre la configuration de référence (sans masque) et
différentes configurations pour la paroi 258° (Ouest), mur pan de bois.
Cet histogramme cumulé permet d’observer rapidement l’influence positive ou négative des
différentes configurations. La morphologie urbaine, en modifiant l’accès au rayonnement solaire
à un effet négatif, ou, au contraire en réduisant potentiellement la vitesse de vent et en créant
des obstructions à la pluie battante peut avoir un effet positif. Néanmoins, cet effet positif ne
contrebalance pas dans ce cas d’étude en particulier, les effets de la réduction de l’accès aux
rayonnements solaires.
6. Conclusion
Ce chapitre a permis la mise en place et la validation d’une méthodologie permettant de prendre
en compte la morphologie urbaine au niveau des conditions aux limites appliquées dans les
simulations hygrothermiques de la paroi (Figure 72).
128
Grâce à l’étude d’un cas précis, l’influence de la modification des flux radiatifs et du profil de vent
par la morphologie urbaine sur la réponse hygrothermique de la paroi a pu être appréhendée.
Plusieurs observations peuvent être mentionnées :
- premièrement, comme souligné par E.Vereecken, dans sa définition du facteur de
pénétration d’humidité, l’épaisseur de la paroi est un facteur clé. Les parois en pan de
bois étant plus fines, elles sont également plus sensibles aux conditions aux limites
extérieures ;
- au niveau des radiations reçues par la paroi, les masques modifient la quantité de
radiations reçue par la paroi. Dans ce cas précis, les radiations directes et diffuses
descendantes sont diminuées et l’étroitesse de la rue supprime quasiment toutes les
réflexions en provenance du sol, supprimant également une large part des
inter-réflexions. La réduction de l’accès aux rayonnements solaires augmente l’humidité
relative à l’interface ;
- la pluie battante est l’une des sources d’humidité principale en provenance de
l’extérieur. La quantité d’eau atteignant la paroi va dépendre des coefficients
d’obstruction et d’exposition au vent qui peuvent tous deux être définis en fonction de la
morphologie urbaine.
De façon générale, nous pouvons conclure que les conditions aux limites extérieures doivent être
soigneusement choisies car elles modifient le comportement hygrothermique de l’interface
entre le mur et l’isolant, particulièrement dans le cas de paroi fine telle qu’une typologie pan de
bois.
Cette étude étant réalisée pour un cas précis, il est donc intéressant d’avoir une vision plus
globale de l’impact de la morphologie urbaine sur le comportement hygrothermique de la paroi.
De plus, seule la variation d’humidité relative est ici observée. Sachant que la modification de
l’hygrométrie de la paroi peut avoir des conséquences sur la durabilité de la paroi, une étude en
différents points de la paroi ainsi que des indicateurs de durabilité sont étudiés Chapitre 6.
CHAPITRE 5 : Transferts de chaleur et de masse
129
7. Références
Arfvidsson, Jesper. 1999. “A New Algorithm to Calculate the Isothermal Moisture Penetration for
Periodically Varying Relative Humidity at the Boundary.” Nordic Journal of Building Physics
2:11.
Berger, J., T. Busser, D. Dutykh, and N. Mendes. 2018. “On the Estimation of Moisture
Permeability and Advection Coefficients of a Wood Fibre Material Using the Optimal
Experiment Design Approach.” Experimental Thermal and Fluid Science 90:246–59.
EN13788: 2000. “Hygrothermal Performance of Building Components and Building Elements –
Internal Surface Temperature to Avoid Critical Surface Humidity and Interstitial
Condensation – Calculation Methods.”
EN 15026: 2007. “EN 15026 : Hygrothermal Performance of Building Components and Building
Elements - Assessment of Moisture Transfer by Numerical Simulation.” (i):0–90.
Gnip, Ivan, Vejelis Sigitas, and Vladislovas Keršulis. 2006. “Isotherms of Sorption and Desorption
of Water Vapour By Thermal Insulating Mineral Wool Products.” 6.
Grau, Karl (Danish Building Research Institute) and Carsten (Technical University of Denmark)
Rode. 2005. Whole Building Ham Simulation with a Multizone Air Flow Model.
Grunewald, John. 1997. “Diffusiver Und Konvektiver Stoff- Und Energietransport in
Kapillarporösen Baustoffen.” PhD Thesis
Hagentoft, Carl-Eric. 2001. Introduction to Building Physics. Lund: Studentlitteratur.
Janssen, Hans. 2014. “Simulation Efficiency and Accuracy of Different Moisture Transfer
Potentials.” Journal of Building Performance Simulation 7(5):379–89.
Janssen, Hans, Bert Blocken, and Jan Carmeliet. 2007. “Conservative Modelling of the Moisture
and Heat Transfer in Building Components under Atmospheric Excitation.” 50:1128–40.
Krus, Martin (Fraunhofer-Institut für Bauphysik). 1996. “Moisture Transport and Storage
Coefficient of Porous Mineral Building Materials.” PhD Thesis
Künzel, Hartwig. 1995. “Simultaneous Heat and Moisture Transport in Building Components One
- and Two-Dimensional Calculation Using Simple Parameters .” Fraunhofer Institute of
Building Physics.
Künzel, Hartwig M. and Kurt Kiessl. 1996. “Calculation of Heat and Moisture Transfer in Exposed
Building Components.” International Journal of Heat and Mass Transfer 40(1):159–67.
Luikov, A. V. 1975. “Systems of Differential Equations of Heat and Mass Transfer in
Capillary-Porous Bodies (Review).” International Journal of Heat and Mass Transfer 18(1):1–14.
Mendes, N., P. C. Philippi, and R. Lamberts. 2002. “A New Mathematical Method to Solve Highly
Coupled Equations of Heat and Mass Transfer in Porous Media.” 45:509–18.
Nicolai, Andreas. 2007. “Modeling and Numerical Simulation of Salt Transport and Phase
Transitions in Unsaturated Porous Building Materials.” PhD Thesis. Syracuse University.
Nicolai, Andreas, John Grunewald, and Jianshun Jensen Zhang. 2007. “Recent Improvements in
HAM Simulation Tools: Delphin 5 / CHAMPS-BES.” Conference Proceedings of 12th
130
Pedersen, Carsten Rode. 1990. “Combined Heat and Moisture Transfer in Build Constructions.”
PhD Thesis. Technical University of Denmark.
Qin, Menghao, George Walton, Rafik Belarbi, and Francis Allard. 2011. “Simulation of Whole
Building Coupled Hygrothermal-Airflow Transfer in Different Climates.” Energy Conversion
and Management 52(2):1470–78.
Saneinejad, Saba, Peter Moonen, Thijs Defraeye, Dominique Derome, and Jan Carmeliet. 2012.
“Coupled CFD, Radiation and Porous Media Transport Model for Evaluating Evaporative
Cooling in an Urban Environment.” Journal of Wind Engineering and Industrial
Aerodynamics 104–106:455–63.
Scheffler, Authors Gregor, John Grunewald, and Peter Häupl. n.d. “Calibration of an Engineering
Model of Hygrothermal Material Characteristics.” 1–18.
Scheffler, Gregor. 2008. “Validation of Hygrothermal Material Modelling Under Consideration of
the Hysteresis of Moisture Storage.” PhD Thesis. Dresden University of Technology.
Schirmer, R. 1938. “Die Diffusionszahl von Wasserdampf-Luftgemischen Und Die
Verdampfungsgeschwindigkeit, VDI Beiheft Verfahrenstechnik 2.” 170–77.
Sontag, Luisa, Andreas Nicolai, and Stefan Vogelsang. 2013. “Validierung Der
Solverimplementierung Des Hygrothermischen Simulationsprogramms Delphin.” 1–80.
Steeman, M., A. Janssens, H. J. Steeman, M. Van Belleghem, and M. De Paepe. 2010. “On Coupling
1D Non-Isothermal Heat and Mass Transfer in Porous Materials with a Multizone Building
Energy Simulation Model.” Building and Environment 45(4):865–77.
Tariku, Fitsum, Kumar Kumaran, and Paul Fazio. 2010. “International Journal of Heat and Mass
Transfer Transient Model for Coupled Heat , Air and Moisture Transfer through
Multilayered Porous Media.” International Journal of Heat and Mass Transfer 53(15–
16):3035–44.
Vereecken, Evy, Liesje Van Gelder, Hans Janssen, and Staf Roels. 2015. “Interior Insulation for
Wall Retrofitting - A Probabilistic Analysis of Energy Savings and Hygrothermal Risks.”
Energy and Buildings 89:231–44.
De Vries, D. and J. Philip. 1957. “Moisture Movement in Porous Materials under Temperature
Gradients.” Transactions, American Geophysical Union 38(2).
De Vries, D. A. 1958. “Simultaneous Transfer of Heat and Moisture in Porous Media.”
CHAPITRE 6 : Etude de la durabilité de la paroi
131
CHAPITRE 6
