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Recherche - Valorisation

Modélisation du comportement hydro-thermo-aéraulique des parois du bâtiment

le 20 février 2014
13H30

Kamilia Abhari, Maître de Conférences, ENS Cachan et LMT-Cachan

L'exposé traitera des transferts couplés de chaleur, de masse et d'air au sein des matériaux poreux de construction. Ce sujet s'inscrit dans l'amélioration des performances des bâtiments dans le cadre du programme 20-20-20.

Il s'agit de d'étudier le comportement hygrothermique de ces matériaux, à l'aide d'un modèle macroscopique, qui intègre les effets supplémentaires de thermodiffusion et celui de la pression totale de l'air s'exerçant sur les parois du bâtiment. Ce modèle, dont les paramètres d'entrée sont évalués expérimentalement, utilise des potentiels de transfert continus, d'où la possibilité de traiter des problèmes de transferts dans les matériaux multicouches. Il présente aussi l'avantage d'admettre, dans certaines configurations, des solutions analytiques d'où la possibilité d'entreprendre des comparaisons avec des solutions numériques. De plus, une justification formelle des équations de bilan de ce modèle a été abordée moyennant l'utilisation d'une approche à changement d'échelle « micro-macro ». Il s'agit d'affiner la modélisation des transferts hydriques du comportement macroscopique, en utilisant des informations issues de la microstructure. Le passage de l'échelle microscopique à l'échelle macroscopique a été réalisé à l'aide de la méthode d'homogénéisation par prise de moyenne.

Une des difficultés de l'utilisation de ce modèle réside dans l'identification des nombreux paramètres caractérisant les propriétés hygrothermiques des matériaux. Une partie du travail a été consacrée à l'évaluation des principales propriétés intrinsèques des matériaux moyennant l'élaboration de différents prototypes expérimentaux.

Par ailleurs, une approche expérimentale dédiée à l'évaluation du processus de la thermodiffusion dans les matériaux poreux a été entreprise. Pour cela, une expérimentation relative à la détermination de l'effet du gradient de température et de la dynamique du processus d'échange d'eau à l'intérieur des parois a été développée. Une comparaison des résultats expérimentaux et numériques a ensuite été effectuée. Peu d'écarts ont été relevés.

Aussi, une investigation expérimentale portant sur la contribution des infiltrations massiques sur les transferts hydriques dans les matériaux de construction a été réalisée. Moyennant le développement d'un banc d'essai, une caractérisation expérimentale du coefficient d'infiltration d'humidité a été entreprise. Ce dernier est utilisé comme paramètre d'entrée des modèles de simulation numérique.

Ces travaux ouvrent de nombreuses perspectives aussi bien en termes de développement de modèles de transfert thermo-hydrique à l'échelle de l'enveloppe, qu'en termes de l'étude énergétique à l'échelle du bâtiment. Concilier ces deux échelles de modélisation nécessite la caractérisation expérimentale de certaines propriétés intrinsèques des matériaux de construction. Ainsi, la connaissance de la pertinence de chaque moteur de transfert a été examinée pour appréhender les phénomènes physiques de diffusion et de convection via une estimation fiable des paramètres adimensionnels des modèles proposés.

Références

1.Kamilia ABAHRI, Rafik BELARBI, Abdelkrim TRABELSI, Contribution to analytical and numerical study of combined heat and moisture transfers in porous building materials, Building and Environment, 46-7, 1354-1360, 2011.

2.Boudjemaa REMKI, Kamilia ABAHRI, Mahfoud TAHLAITI, Rafik BELARBI, Effect on total pressure on heat and moisture transfers in porous building materials, International Journal of Thermal Science, 57, 135-141, 2012.

3.Kamilia ABAHRI, Rafik BELARBI, Nouara OUDJEHANI, Nabil ISSAADI, M. Yacine FERROUKHI, Total pressure incidence on hygrothermal transfer in highly porous building materials: Experimental approach, Advanced Material Research Journal, 772,124-129,  2013.

4.Kamilia ABAHRI, Rafik BELARBI, Rachid BENNACER, Convective to diffusive contribution of mass transfer in porous building materials through Peclet number evaluation, International Heat and Transfer Conference, IHTC 15- 9774, 2014.

Type :
Séminaires - conférences
Lieu(x) :
Campus de Cachan
Amphi e-média
Bâtiment Léonard De Vinci de - ENS Cachan
61, avenue du Président Wilson 94230 Cachan
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