Modélisation des façades de type double-peau équipées de protections solaires : approches multi-échelles
Institution:
Villeurbanne, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
In this past decade, glazed façades use in new buildings has soared. Some of these façades, called "double skin façades"(DSF), are made of internal and external glazing. As indicated by its name, DSF are a special type of envelope which air space in between, called "the channel", can be rather important (up to 0. 8 meter). Properly DSF allow for energy savings and for the increase of the indoor comfort. The majority of these facades are equipped with solar protections. In general the channel is ventilated in order to decrease the overheating problems in summer and to contribute to energy savings in winter. To reach these goals, the detailed behavior of double skin façade need to be better understood and a global model should be produced. The velocity and temperature fields of DSF are investigated using CFD (Computational Fluid Dynamics) approach. The main influent parameters are identified. To complement these simulations, the second part of the present work is dedicated to experimental measurement. Using PIV (Particle Image Velocimetry) technique. In the last part, a global DSF model is proposed. This model is based on the main influent parameters identified within the experimental and numerical parts including the convective coefficients. The model is based on nodal approach adapted for building energy simulations. Finally, the developed model is implemented within a dynamic building energy simulation tool (TRNSYS), allowing the investigation of optimal management of solar protection in order to reduce energy consumptions of tertiary buildings.
Abstract FR:
Ces dernières décennies, l'utilisation des façades transparentes dans les nouveaux bâtiments est en pleine expansion. Certaines de ces façades, appelées "façades de type double-peau" FDP, sont composées d'un vitrage intérieur et d'un vitrage extérieur séparés par un canal de 20 à 80 cm de large, ce canal est ventilé dans la plupart des cas. Des protections solaires équipent la majorité des FDP. Bien conçues, les FDP permettent d'améliorer le confort des occupants et de diminuer les consommations énergétiques. Pour atteindre ces objectifs, le comportement thermo-aéraulique de la FDP doit être étudié en détail afin de produire un modèle global décrivant son comportement. Nous avons modélisé le comportement des FDP à l'aide d'une approche CFD (Computational Fluid Dynamics). Les paramètres les plus influents sur le comportement thermo-aéraulique de ce type de façade ont été alors établi ; étape nécessaire à la modélisation globale de la FDP. Afin d'étayer les résultats numériques, nous présentons dans la deuxième partie une campagne expérimentale. Nous avons visualisé les écoulements d'air dans une FDP à échelle réelle à l'aide de la technique PIV (Particle Image Velocimetry). Dans la dernière partie de ce travail, un modèle global "façades de type double-peau" intégrant les résultats des parties précédentes est proposé. Ce modèle est basé sur une approche nodale adaptée à l'étude du comportement énergétique des bâtiments. Son implémentation dans un outil dynamique de simulation thermique (TRNSYS) permet d'étudier la gestion optimale des protections solaires afin de réduire les consommations énergétiques des bâtiments tertiaires.