La création de classes composites

À un niveau hiérarchique inférieur, le formalisme mis en place permet également de sim-plifier la construction de classes composites (classes macroscopiques) par agrégation d’autres classes. Pour l’approche nodale par exemple, chaque zone du bâtiment est délimitée par des élé-ments de paroi au travers desquels s’opèrent des transferts de masse et de chaleur. Disposant d’une classe pour la caractérisation des parois imperméables à l’air et d’une classe mettant en œuvre un modèle d’ouverture, le formalisme permet de créer une classe de paroi avec ouverture en associant les deux classes précédentes. La figure 3.10 schématise cette procédure, dans la-quelle chaque trait continu représente une connexion entre structures de données comme indiqué dans l’exemple de la figure 3.9.

contact avec l’extérieur. Il se compose de trois éléments : deux faces (éléments de surface) enca-drant un élément multi-couche central. L’élément de surface intérieure caractérise les transferts par convection (de chaleur et de masse) ainsi que le bilan d’énergie (intégrant les flux radiatifs s’il y a lieu). Cet élément est répété dans la classe composite définissant la face externe de la paroi, auquel cas s’ajoute une classe pour la détermination des flux radiatifs externes à partir des données climatiques. La partie centrale de la classe standard de paroi caractérise l’élément multi-couche qui regroupe les modèles de transferts de chaleur et de masse par diffusion. Dans certains cas, cet élément peut également intégrer la prise en compte des effets de sorption entre le gaz et le matériau considérés (MORA, MENDONÇA, WURTZet INARD, 2003). Dans la description de cette classe, la notion de programmation orientée objet prend une nouvelle fois tout son sens pour améliorer la capacité de l’outil à intégrer ou interchanger des modèles élémentaires pour la carac-térisation de phénomènes physiques élémentaires. Enfin, en partie droite de la figure 3.10 nous avons schématisé la procédure pour créer une classe de paroi composite à laquelle s’ajoute une ouverture. Ici encore, les différents niveaux de classes communiquent avec les même structures de données. L’association des classes est alors immédiate.

Après que nous ayons mis en place ce formalisme, différents utilisateurs ont pu contribuer au développement de nouvelles classes dansSPARKpour la mise en œuvre de modèles de transferts spécifiques à leur domaine d’étude. Et ces apports ont ensuite été collectés dans une librairie de modèles unique.

3.2.2 Une librairie de modèles structurée

Comme nous l’avons montré précédemment, nous avons eu le souci de définir un formalisme unique pour la définition de nouvelles classes en vue de leur intégration dans des approches globales de simulation telles que les méthodes nodales et zonales. Ce cadre permet à différents modélisateurs de développer des parties du modèle de manière indépendante, et par la suite de pouvoir partager leur travaux. Il nous est alors apparu important de structurer les développements au sein d’une librairie hiérarchisée.

La figure 3.11 présente l’arborescence de la librairie des classes développées aussi bien pour l’approche nodale que pour l’approche zonale. L’intérêt de cette structuration est de placer à un endroit unique les classes macroscopiques et atomiques en relation avec un modèle physique élé-mentaire, ceci afin de simplifier la maintenance des modèles mais aussi afin de mettre en œuvre des mécanismes de sélection des modèles au moment de la construction du problème SPARK. Au premier niveau de cette librairie nous trouvons trois grandes catégories de modèles destinés à la représentation de l’ambiance (Air), de l’enveloppe du bâtiment (Enveloppe) et des systèmes énergétiques et de ventilation (Systèmes). Les deux dernières branches de l’arborescence

per-Systèmes Air Enveloppe Equipements Contrôles Ecoulements moteurs Rayonnement

Transfert dans les parois

Trans. masse & chaleur Pas de

transfert ^{Transfert de}_chaleur Ad/désorption d'un polluant Librarie de classes Ventilateur Convecteur Humidité en phase vapeur Hum. phases liquide & vap

FIG. 3.11 – Librairie des classes pour les approches nodales et zonales

mettent de décliner différentes catégories de modèles élémentaires. Dans le cas de l’enveloppe, nous avons dissocié les modèles de calcul des transferts radiatifs de ceux traduisant les phéno-mènes de transfert au travers des parois. Pour ces derniers, différentes options sont disponibles en fonction des besoins du modélisateur. Il est possible de ne représenter aucun transfert au travers de la paroi afin d’imposer les grandeurs scalaires à la surface interne de celles-ci. Ce type de mo-dèles est utile pour certaines études où l’on souhaite se conformer aux données expérimentales pour imposer les conditions aux limites du problème. Enfin, nous disposons d’un ensemble de modèles pour la représentation des transferts de chaleur uniquement, ou des transferts couplés de masse et de chaleur intégrant la présence de polluant (DAMIAN, BLONDEAUet TIFFONNET, 2002) ou de l’humidité (MENDONÇA, INARD, WURTZ, WINKELMANNet ALLARD, 2002).

La branche relative aux modèles des systèmes est certainement la partie la moins aboutie de la librairie. Nous avons implémenté un modèle de contrôle proportionnel pour simuler la présence d’un convecteur électrique dans un local. Mais d’autres modèles sont également disponibles pour la représentation de gaines et de ventilateurs pour la modélisation des réseaux de ventilation, mais également un modèle de ventilo-convecteur ainsi que des modèles d’écoulement moteur pour l’approche zonale (modèles de jets esentiellement).

Cette librairie de modèles nous permet aujourd’hui de décrire les phénomènes de transferts dans les bâtiments pour un grand nombre de configurations géométriques. Afin de concrétiser la procédure de construction d’une simulation, nous allons traiter l’exemple simple d’un bâtiment monozone décrit par l’approche zonale.