Dans ce chapitre, nous avons présenté la reconstruction de sources à partir de la méthode in-troduite dans le chapitre précédent.
Nous avons montré que la méthode permet de reconstruire efficacement l’évolution temporelle d’une source dont on connaît l’emplacement et la forme.
Si l’évolution spatio-temporelle de la source est totalement inconnue, il s’avère difficile de reconstuire celle-ci sans a priori, en particulier concernant la régularité de celle-ci. Une manière de contourner le problème serait de considérer la source dans des espaces de fonction plus réguliers.
Nous avons montré qu’une source peut être reconstruite si l’on est capable de l’exprimer à partir d’un nombre peu important de modes d’une base spatiale orthonormée. Nous avons utilisé pour cela une base générique, mais on peut imaginer l’utilisation d’une base plus spécifique tenant compte de l’information déjà connue comme la source comme par exemple leurs emplacements les plus probables. Nous montrons dans le chapitre suivant l’utilisation d’une base obtenue par POD, qui permet de constuire une base orthonormée tenant compte d’une information déjà connue.
Reconstruction d’un champ de vitesses
Les écoulements dans les bâtiments sont très souvent difficiles à évaluer. Pourtant, ils ont un rôle essentiel dans les mécanismes d’échange thermique et massique, et leur compréhension est né-cessaire pour les applications de monitoring des performances énergétiques et de la qualité de l’air. Leur mesure permet de répondre à des questions telles que "quel impact les fuites d’air ont-elles sur l’efficacité du système de chauffage ?", "le renouvellement d’air est-il suffisant pour permettre une qualité d’air saine ?", ou bien "existe-il des zones de confinement des polluants ?".
Plusieurs techniques ont été développées à cet effet. Parmi elles, les méthodes de mesure di-rectes consistent à mesurer directement les vitesses d’écoulement à l’aide de capteurs tels que les anémomètres à fil chaud [Mueller 1994]. Ces techniques sont toutefois difficiles à mettre en œuvre car les capteurs sont généralement incapables de mesurer des vitesses dans toutes les directions avec suffisamment de précision, et cela sans perturber l’écoulement lui-même.
La reconstruction d’un champ de vitesses à l’aide de données provenant d’un ou de plusieurs capteurs de gaz peut être assimilée à une technique de gaz traceurs. Ces techniques, dont l’usage a émergé dans les années 1980, consistent à utiliser un gaz dont on connaît les caractéristiques (comme le CO2rejeté par les occupants, un gaz inerte comme le SF6ou autre [Grimsrud 1980]) et à déduire des informations sur la ventilation à partir des données recueillies.
Nous présentons brièvement dans la section suivante une revue des techniques de gaz traceur employées, puis nous argumentons sur les avantages d’utiliser la technique de reconstruction que nous proposons par rapport aux techniques existantes.
14.1 Techniques de gaz traceur
Il est possible de classifier les techniques de gaz traceurs en fonction de la géométrie et de la taille de l’espace considéré, comme le propose [McWilliams 2002]. Ainsi, on distingue les tech-niques de gaz traceurs qui considérent une unique pièce des techtech-niques s’intéressant aux échanges entre plusieurs pièces, à l’instar des approches de modélisation mono-zones et multizones.
Les techniques mono-zones se contentent de considérer la pièce comme une unique zone dans laquelle on injecte un gaz traceur et où l’on cherche à déterminer les mouvement d’air à travers les frontières, que celles-ci communiquent avec l’extérieur ou avec une autre pièce [Sherman 1990]. Plusieurs variantes de ces méthodes existent en fonction du mode d’injection du gaz :
• Méthode de décroissance (decay) : Un gaz est injecté dans la pièce, est uniformisé à l’aide d’un ventilateur, et l’on mesure la décroissance de la concentration au cours du temps en sup-posant que celle-ci est uniforme. Cette technique est par exemple utilisée dans [Labat 2013] pour mesurer le taux de renouvellement d’air d’un bâtiment sous conditions naturelles. • Injection pulsée : Cette méthode consiste à injecter brièvement du gaz au niveau de
temps. On estime l’age moyen de l’air en effectuant des opérations simples sur les mesures [Stymne 1998].
• Injection constante : le gaz est injecté en continu. Cette technique est appropriée lorsque les fuites sont importantes [Totzke 1984].
• Concentration constante : une boucle de rétroaction module le taux d’émission de la source en fonction de la concentration mesurée afin de maintenir celle-ci constante. Cela permet une estimation plus précise de l’étanchéité [Kvisgaard 1989].
Pour le cas multizone, on retrouve ces différentes méthodes d’injection, celles-ci pouvant être utilisées indépendamment sur chacune des zones considérées. [Bohac 1987] utilise par exemple une technique de concentration constante dans une pièce afin d’estimer les échanges entre les différentes pièces de tout le bâtiment. Dans [Flourentzou 1997], du SF6 est injecté en continu afin de mesurer des coefficients de décharge dans le cas d’un bâtiment soumis à de la ventilation naturelle.
Il existe également des techniques multigaz qui consistent à associer à chaque zone un gaz différent, ce qui permet d’obtenir davantage d’information sur les échanges entre chaque pièce [Kvisgaard 1988].
Nous proposons dans ce chapitre une technique de reconstruction fine de champs de vitesse fondée sur l’utilisation de capteurs tels que les micro-chromatographes placés au sein d’une pièce ou du bâtiment.