Essais réalisés

Les conditions des essais effectués avec soufflage d’air chaud sont consignées dans le Tableau II.3.

Les bilans massiques d’air et de CO

2

sont pour ces essais sont présentés dans le Tableau II.4 et le

Tableau II.5, respectivement. Les conditions des essais de soufflage d’air froid, et les bilans

massiques d’air et de CO2 sur la cellule pour ces essais sont consignés dans le Tableau II.6, le

Tableau II.7, et le Tableau II.8, respectivement.

La nomenclature des essais réalisés est la suivante : la lettre C distingue les essais de soufflage d’air

chaud des essais de soufflage d’air froid (lettre F). Le chiffre qui suit cette lettre précise le scenario

d’occupation considéré : 0, 1, ou 2 occupants dans la pièce. Enfin, le débit d’air soufflé est renseigné

par les signes « - » et « + » qui désignent respectivement un renouvellement d’air (RA)

d’approximativement 1 vol/h et 1,6 vol/h.

Le nombre de Reynolds au soufflage Re

0

(Equation (II.6) caractérise le régime de l’écoulement

(laminaire, transitoire ou turbulent). Il est calculé sur la base du diamètre équivalent D

e

correspondant à la surface totale des 12 buses du diffuseur (Equation (II.7)).

Re₀ =^ρU0De

μ (II.6)

D_e= 2√^A0

𝜋 (II.7)

Avec A

0

la section de passage du diffuseur.

Nous rappelons également la définition du nombre d’Archimède Ar

0

, qui représente le rapport des

forces de poussée aux forces d’inertie. Il fait intervenir la différence de température entre le

74

soufflage et la zone d’occupation et est calculé sur la base du même diamètre équivalent :

Ar₀ = ^{gβT|T0− T}ZO| 2√A0/π

U₀² (II.8)

Le choix de la prise en compte de la température dans la zone d’occupation pour le calcul du

nombre d’Archimède plutôt que de la température de sortie se justifie par le fait que lorsque la

température à la reprise peut être différente à la température dans la zone d’occupation dans

certains cas correspondant à une mauvaise efficacité de température. Un nombre d’Archimède basé

sur la température de reprise dans ces cas-là n’est pas représentatif du rapport des forces ayant lieu

entre le jet d’air soufflé et l’air dans la zone d’occupation, qui est la zone d’intérêt.

P correspond à la puissance des charges internes, et P0 correspond à la puissance apportée par l’air

soufflé par rapport à l’ambiance, rapporté à la surface au sol de la cellule, comme défini par

l’équation (II.9).

P₀= ^Qm

0

c_p(T₀− T_r)

A_sol (II.9)

Essais

Désignation Grandeur Unité C0+ C1- C2- C2+

Débit volumique d'air soufflé Q

0

m

3

/h 56,5 35,6 35,4 56,8

Débit massique d'air soufflé Q

_m0

kg/h 65,4 41,5 42,4 68,2

Renouvellement d'air R.A. vol/h 1,65 1,04 1,04 1,67

Température de soufflage T

0

°C 31,9 29,2 21,8 21,3

Température de reprise T

r

°C 19,3 19,9 20,6 20,7

Ecart de température au soufflage T

0

- T

ZO

°C 11,9 8,5 0,7 0,3

Nombre d'Archimède au soufflage Ar

0

- 2,2.10

-3

4,0.10

-3

3,4.10

-4

5,3.10

-5

Nombre de Reynolds au soufflage Re

0

- 16517 10567 10989 17716

Puissance apportée par le soufflage P

0

W/m² 18 8 1 1

Puissance totale des charges internes P W 0 123 246 247

Température de la garde thermique T

garde

°C 18,5 18,6 18,8 18,6

Température moyenne de la paroi nord T

nord

°C 19,7 20,1 20,4 20,3

Température moyenne de la paroi sud T

sud

°C 19,5 19,8 20,1 20,0

Température moyenne de la paroi est T

est

°C 19,5 19,9 20,0 19,9

Température moyenne de la paroi ouest T

ouest

°C 19,5 19,7 20,3 20,2

Température moyenne du plafond T

plafond

°C 20,8 20,5 20,5 20,3

Température moyenne du sol T

sol

°C 18,9 19,5 19,9 20,0

Débit de CO

2

injecté Q

_CO2

l/h 0,0 18,0 36,0 36,0

75

Essais

Désignation Grandeur Unité C0+ C1- C2- C2+

Débit massique d'air soufflé Qm

0

kg/h 65,4 ± 1,5 41,5 ± 1,0 42,4 ± 1,0 68,2 ± 1,5

Débit massique d'air repris Qm

r

kg/h 65,5 ± 1,5 41,0 ± 1,0 41,3 ± 1,0 66,2 ± 1,5

Ecart absolu Qm

0

- Qm

r

kg/h -0,1 0,5 1,1 2

Ecart relatif (Qm

0

- Qm

r

)/Qm

0

% 0,2 1,2 2,4 2,9

Tableau II.4. Bilan massique d’air sur la cellule test pour les essais de soufflage d’air chaud

Essais

Désignation Grandeur Unité C1- C2- C2+

Ecart absolu ∆Q

_CO2

kg

_CO2

/s ^4,5.10

^-7

± 2,3.10

-6

2,3.10

-6

± 2,5.10

-6

3,1.10

-6

± 3,7.10

-6

Ecart relatif ^∆Q

CO2

/( Q

_CO20

+ Q

_CO2

) % _{2,8 8,6 10,0}

Tableau II.5. Bilan massique de CO

2

sur la cellule test pour les essais de soufflage d’air chaud (il n’y a pas

d’injection de CO

2

pour le cas C0+, les concentrations en CO

2

mesurées au soufflage et à la reprise sont donc

identiques)

En ce qui concerne le bilan massique d’air sur la cellule, on peut constater que l’écart entre les

valeurs des débits mesurés au soufflage et à la reprise est globalement inférieur aux incertitudes de

mesure, excepté pour les valeurs de débit d’air des cas C2- et C2+, qui présentent un écart

légèrement supérieur aux incertitudes de mesure (1,1 kg/h d’écart pour ± 1,0 kg/h d’incertitude

pour le cas C2-, et 2,0 kg/h d’écart pour ± 1,5 kg/h d’incertitude pour le cas C2+, respectivement).

De plus, on note que l’écart est plus faible pour les cas où la température de soufflage est plus

élevée, c’est-à-dire les cas C0+(T

0

= 31,9°C) et C1-(T

0

= 29,2°C) et légèrement hors de la gamme

d’incertitude pour les cas C2-(T

0

= 21,8°C) et C2+(T

0

= 21,3°C). Cela s’explique par le fait que les

anémomètres utilisés pour la mesure du débit d’air au soufflage ne sont pas compensés en

température. Or, la température utilisée pour corriger la valeur du débit d’air mesuré correspond à

celle au niveau du caisson de soufflage, alors que le débitmètre est situé plusieurs mètres en amont.

L’air pour les cas C0+ et C1- se réchauffe donc dans les gaines, lors de son cheminement du

débitmètre au caisson de soufflage où la mesure est effectuée. Il en résulte une légère

sous-estimation de la température et donc du débit d’air soufflé, ce qui explique les valeurs plus faibles

obtenues pour ces deux essais. La tendance à avoir un débit de reprise plus faible que le débit de

soufflage s’explique par la légère surpression entre la cellule test et la garde thermique afin d’éviter

des infiltrations en provenance de cette dernière. L’écart par rapport au bilan massique de CO

2

est

quant à lui systématiquement inférieur aux incertitudes de mesure (Tableau II.5).

76

Essais

Désignation Grandeur Unité F0+ F1+ F2+

Débit volumique d'air soufflé Q

0

m

3

/h 55,6 57,0 56,6

Débit massique d'air soufflé Q

_m0

_{kg/h 66,7 69,4 69,4}

Renouvellement d'air R.A. vol/h 1,63 1,67 1,66

Température de soufflage T

0

°C 21,5 17,0 14,9

Température de reprise T

r

°C 24,9 25,3 24,8

Ecart de température au soufflage T

0

- T

ZO

°C -3,7 -8,3 -10,3

Nombre d'Archimède au soufflage Ar

0

- 7,3.10

-4

1,7.10

-3

2,0.10

-3

Nombre de Reynolds au soufflage Re

0

- 17303 18215 18330

Puissance apportée par le soufflage P

0

W/m² 5 12 15

Puissance totale des charges internes P W - 107 213

Température de la garde thermique T

garde

°C 28,0 28,0 27,2

Température moyenne de la paroi nord T

nord

°C 25,9 26,2 25,8

Température moyenne de la paroi sud T

sud

°C 26,3 26,3 25,8

Température moyenne de la paroi est T

est

°C 26,0 26,3 25,7

Température moyenne de la paroi ouest T

ouest

°C 26,2 26,4 26,0

Température moyenne du plafond T

plafond

°C 27,0 26,9 26,6

Température moyenne du sol T

sol

°C 22,6 23,2 22,8

Débit de CO

2

injecté Q

_CO2

_{l/h - 18,0 36,0}

Tableau II.6. Conditions des essais en soufflage d’air froid

Essais

Désignation Grandeur Unité F0+ F1+ F2+

Débit massique d'air soufflé Qm

0

kg/h 66,7 ± 1,5 69,4 ± 1,5 69,4 ± 1,5

Débit massique d'air repris Qm

r

kg/h 64,8 ± 1,4 68 ± 1,5 68,2 ± 1,5

Ecart absolu Qm

0

- Qm

r

kg/h 1,9 1,3 1,2

Ecart relatif (Qm

0

- Qm

r

)/Qm

0

% ^{2,9 1,9 1,8}

Tableau II.7. Bilan massique d’air sur la cellule test pour les essais de soufflage d’air froid

Essais

Désignation Grandeur Unité F1+ F2+

Ecart absolu ∆Q

_CO2

kg

_CO2

/s ^3,2.10-

⁶

± 3,5.10-

6

2,7.10-

6

± 3,9.10-

6

Ecart relatif ^∆Q

CO2

/( Q

_CO20

+ Q

_CO2

) % _{14,1 8,4}

Tableau II.8. Bilan massique de CO

2

sur la cellule test pour les essais de soufflage d’air froid (il n’y a pas

d’injection de CO

2

pour le cas F0+, les concentrations en CO

2

mesurées au soufflage et à la reprise sont donc

identiques)

77

pour chaque essai, et présentent des valeurs systématiquement inférieures aux incertitudes de

mesure.

Dans le document Etude expérimentale et numérique du traitement des ambiances par le vecteur air dans les bâtiments à très basse consommation d'énergie (Page 80-84)