Contribution au developpement de methodes de reduction de systemes thermiques complexes : application aux planchers rayonnants electriques poses sur terre-plein

= Contribution to the development of methods of reduction for thermal complex systems, applied a slab-on-ground heating floor in residential buildings

• Auteur / Autrice : Rodolphe Morlot
• Direction : Jean-Jacques Roux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Conception en bâtiment
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CETHIL - Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Jacques Roux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation des données du bâtiment

Transfert de chaleur

Logiciels

Éléments finis, Méthode des

Résumé

L'objectif principal de cette recherche est de montrer qu'il est possible d'obtenir un modèle numérique réduit (au sens de la réduction de modèle d'état), d'un plancher chauffant sur terreplein en maisons individuelles, afin d'intégrer celui-ci dans un code de calcul plus général de simulation du comportement thermo-aéraulique des bâtiments. En prévision de l'aspect tridimensionnel des transferts thermiques étudiés, la méthodologie proposée est capable de traiter des systèmes algébro-différentiels de grandes dimensions, issus d'une discrétisation spatiale structurée (Eléments Finis). Pour parvenir à un compromis entre la précision des modèles et le volume de calculs (temps et place mémoire utiles à la résolution), notre démarche conduit à la mise en œuvre d'un algorithme de synthèse modale : assemblage de modèles réduits de composants thermiques élémentaires, pour simplifier et approcher le modèle complexe d'origine. Chacun des modèles réduits à assembler est obtenu par la méthode d'agrégation linéaire. Dans l'optique d'améliorer encore les performances de l'algorithme, certains type de composants élémentaires dès lors qu'ils sont homogènes, sont traités avec une technique de reconstitution du modèle réduit par combinaison de problèmes monodimensionnels. Enfin, la validation du code de calcul est faite par comparaison avec des mesures relevées in-situ, sur une cellule expérimentale instrumentée de thermocouples (échelle 1).

This research aims mainly to demonstrate that it is possible to obtain a reduced numerical model (i. E. The reduction of the state model) of a slab-on-ground heating floor in residential buildings, in order to integrate it in a more general calculation code of the simulation of a building's thermo-ventilating comportment. In anticipation of the Three-Dimensional aspect of the thermal transfers studied, the methodology suggested is able to treat algebro-differential large size systems, deduced from the spatial discretization (i. E. Finites Elements Method). In order to compromise between precision and availability in computation capacities (time and storage used for resolution), our approach is to implement a modal synthesis algorithm which connects reduced models of thermal elementary components together, with the aim of simplifying and yet resembling the model of the original complex system. Each reduced model is obtained with the linear aggregation technic. To increase the algorithm efficiency, homogeneous elementary components are treated like a combination of One-Dimensional problems, giving the local reduced model. Finally, the validation is achieved in comparison with in-situ recorded measurements conducted with instruments in an experimental cell (full-scale).