Simulation de l'inertie thermique d'une paroi

[vducloux]

Bonjour à tous,

Je cherche à simuler l'inertie thermique d'une paroi pour argumenter les bienfaits des parois "lourde" dans les climats "chauds"...

J'ai donc simulé une paroi semi infinie en 1 dimension, et appliqué un régime de température sinusoïdale au point x=0 pour calculer la température aux points x=0,05m, x=0,1m ... jusqu'à x=0,5m au pas de temps horaire...

Les courbes représentées sont celle de la température extérieur, celle de la température à 20cm dans le mur et celle de la température à 50cm dans le mur.

courbes.png

J'observe bien un déphasage, un amortissement... mais uniquement les premiers jours!... Est il normal que la température en tout point de la paroi finisse par osciller avec quasiment la même amplitude??

Pour info, la température de la paroi en chaque point à chaque pas de temps est calculée par la formule suivante (retrouvée dans un vieux cours de thermique...):

gif.latex.gif

Par exemple, pour calculer la température au point x=0,1m à t=20h, T0 est la température de x=0,5m à t=20h et T1 est la température à x=0,01 à t=19h.

Merci à tous, si vous avez d'autres idées pour calculer l'inertie d'une paroi en plusieurs points je suis également preneur
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[Boumako]

Bonjour

Peut tu donner plus d'informations sur cette paroi : Épaisseur, nature, plusieurs couches ?

[SK69202]

pour argumenter les bienfaits des parois "lourde" dans les climats "chauds"..

J'observe bien un déphasage, un amortissement... mais uniquement les premiers jours!... Est il normal que la température en tout point de la paroi finisse par osciller avec quasiment la même amplitude??

Oui, la température de la masse inertielle rejoint la moyenne et ne répète ensuite que le déphasage du au temps de transfert de l'onde de chaleur:
Conclusion, l'habitat traditionnel des climats chauds est bien adapté, la case légère sans inertie pour profiter de la fraicheur (relative) de la nuit....

[vducloux]

La paroi simulée est un mur uniquement constitué de béton de 70cm d'épaisseur.

@SK69202 - L'habitat traditionnel auquel je m’intéresse ressemble plutôt à ça http://www.kasbahtimidarte.com/ ... les murs sont très épais, la température de jour est très élevée (40°C) et descend autour de 18°C la nuit.

Que la température dans la paroi rejoigne la moyenne de la température extérieure je n'en doute pas, mais que l'amplitude du signal de température à 70cm de profondeur soit quasi identique à celui de la température extérieure, je pense qu'il y a un petit problème...

[A voir en vidéo sur Futura]

[SK69202]

18°C la nuit ce n'est pas du climat chaud et l'inertie se justifie grandement pour lisser l'amplitude de la variation de température quotidienne.

Le béton conduit très bien la chaleur, 35 cm de béton c'est quelques heures de transit et très peu d'atténuation de l'onde, ce qui doit expliquer la majorité de l'effet.

[Boumako]

Bonjour

Avant tout il faut voir les conditions de ta simulation : Tu as considéré un mur exposé à la température extérieure des 2 cotés ?
Avec une face vers l'extérieur et une face donnant sur un espace régulé à 20°C tu obtiens ceci :


En vert la température extérieure, en rouge à 35cm de profondeur (centre du mur), en bleu à la surface intérieure.

[vducloux]

Bonjour Boumako,

Je suis assez impressionné par ton graphique...

J'ai entre temps simulé une paroi, toujours semi infini, soumise sur son unique face à un régime de température sinusoidale après avoir atteint un régime stationnaire.



(pour je ne sais quelle obscure raison, les heures ne s'affiche pas mais la simulation est faite sur 48h)

En bleu la température de surface
En rouge la température à 20cm
En vert la température à 70cm

J'ai donc imposé une température uniquement sur une face...

Quelle formule a tu utilisée pour pouvoir créer une paroi fini??

[Boumako]

Bonjour

Ton résultat est tout a fait cohérent.
J'ai utilisé une autre approche, en faisant un calcul par éléments finis. Je vois que tu utilises Excel, tu peux éventuellement le faire dessus.

[vducloux]

Merci pour l'approche... mes cours de thermiques sont loin mais tout ca me parle et me donne la motivation pour potasser!

[Boumako]

Tu veux que je te fasse une feuille Excel pour le simuler ?

[vducloux]

C'est sympa de proposer! J’essaie de faire ca par moi même je reviendrai te demander si je bloque.

[josepsolebonet]

Le confort en region chaude n'est pas le resultat seulement de l'analyse d'une paroi toute seule, seulement une approche holistique peut donner une lumiere.

Je suggere de modeliser un batiment reel (avce ses fenetres, utilisateurs, ventlation, ombrage,...) ou smplement une chambre avec differents types de paroi (plus ou moins lourdes, avec ITI ou ITE,...) j'ai fait plusieures fois l'exercice en diverses villes (bien plus severes que les françaises!) et les resultats sont que dans un batiment bien isolée la inertie thermique des parois exterieures n'ha qu'une influence tres faible sur le confort et sur les besoins de climatisation.

[vducloux]

Le confort en region chaude n'est pas le resultat seulement de l'analyse d'une paroi toute seule, seulement une approche holistique peut donner une lumiere.

Oui tu as raison. Mais le calcul de la température intérieure heure par heure passe bien par la modélisation des parois du bâtiment?

La question que je me pose est quelles conditions aux limites utilisées des deux côtés de la paroi... Car la température intérieure de la paroi dépend de la température intérieure du bâtiment... dont j'ai besoin pour calculer la température de la paroi... Je bloque...

Dans un batiment bien isolée la inertie thermique des parois exterieures n'ha qu'une influence tres faible sur le confort et sur les besoins de climatisation.

Le bâtiment qui m’intéresse est situé dans une région où la température descend à 18°C la nuit. L'idée est de ne pas isoler le mur pour qu'il puisse se refroidir la nuit avec une bonne ventilation et absorber la chaleur le jour. Il n'y aurait pas de climatisation.

[SK69202]

Vu la région envisagée, il faut penser à la vaporisation de l'eau, y compris celle du mur pour refroidir l'intérieur. La terre des constructions traditionnelles est plus adaptée que le béton.

[josepsolebonet]

La temperature atteinte dans en locl sans climatisation peut eter (facilement) calcule avec les indications des normes EN 13791 (calcul detaille) ou la EN 13792 (calcul simplifié)
Plusieusr logiciels de calcul sont disponibles a niveau mondial pour faire ce type de calculs par example EnergyPlus peut le faire.
Tu te bloques parceque tu raisones en termes de paroi simple et non en holistique.
La temperature atteinte dans un local est la resultante du bilan de plusieurs elements, gains dus a l'utilisation, aux apports solaires, a la ventilation, a l'acumulation de chaleur dans les parois et sols interieurs, a l'acuultion de chaleur dans le mobiliaire, aux transferts de cahleur a travers de l'enveloppe,... si on considere tout cela dans un batimante normalement utilisé et isolée on s'apperçoit que en saison chaude les transfers de chaleur a travers l'enveloppe sont une partie assez petite et il n'est pas en jouant sur ce parametre que le confort va s'obtenir.
En saison chaude il faut d'avantage agir sur la protection solaire le jour et la ventilation nocturne le soir. (sont normalement les deux parametres "dominants")

[vducloux]

Vu la région envisagée, il faut penser à la vaporisation de l'eau, y compris celle du mur pour refroidir l'intérieur. La terre des constructions traditionnelles est plus adaptée que le béton.

En effet, les bâtiments que j'étudie sont construit par un mélange à base de terre cru et non de béton. Cependant les sols sont arides et le climat sec, y a t-il une chance pour que de l'eau en phase liquide se trouve dans la paroi et s’évapore dans la pièce?

La temperature atteinte dans en locl sans climatisation peut eter (facilement) calcule avec les indications des normes EN 13791 (calcul detaille) ou la EN 13792 (calcul simplifié)

Je vais essayer de me les procurer mais à 130 euros la norme c'est un poil hors budget...

En saison chaude il faut d'avantage agir sur la protection solaire le jour et la ventilation nocturne le soir. (sont normalement les deux parametres "dominants")

Oui tout à fait. Les fenetres de mes bâtiments sont d'ailleurs particulièrement petite et renfoncées. Pour l'inertie de la paroi, je suis étonné que tu ne constate pas de différences de température entre une forte inertie des parois qui devrait absorber une grosse quantité de chaleur et, grâce à la ventilation nocturne, la rejeter la nuit... et des parois à faible inertie.

[josepsolebonet]

Le logiciel EnergyPlus est gratuit et en combinaisson avec OpenStudio et Sketchup (tous gratuits) pas telement dificile a se'n servir.

Avec protection solaire (ou presque pas d'overtures) et une ventlation nocturne je ne retrouve pas de differences remarquables dues a l'inertie thermique de l'envoloppe, on retrouve un peu plus de diffrences dans l'inertie thermique des parois, murs et sols interieurs.

[vducloux]

Je vais jetter un oeil à ces logiciels.

Les parois, les murs et les sols intérieurs sont pourtant bien se qui constitue l'enveloppe du bâtiment?...

[josepsolebonet]

Pas toujours!
Existen des parois de distribution, des sols et toits entre spaces du meme logement,... que ne font pas partie de l'envelope exterieur du batiment.

Si tu le sohuaites dans mon space web existe des instructions pour initialiser a l'utilisation d'OpenStudio (malhereusement seulement en Espagnol!) www.josepsolebonet.260mb.net

Bon courage!

[vducloux]

Merci pour la réponse!