Obturation de fuites à l'aide d’aérosols : : application à la réhabilitation des systèmes de distribution d'air
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The practical objective of this research is to reduce leakage in residential air-distribution systems, as earlier research proved that the energy savings potentials of sealing duct leaks is on the order of 20% of the furnace or air-conditioner energy use. The work presented herein consists m the development of an aerosol-based technique to overcome this problem. The second chapter of this thesis includes a literature review of the main phenomena encountered in the mechanics of aerosols. Then, we develop a mode! to predict aerosol penetration in an air-distribution network. The latter is based on the assumption that the system can be divided in elementary parts (straight tubes and bends) where the deposition efficiency may be determined. Thus, the relative quantity of deposited particles can be calculated for miscellaneous aerosol and air flow characteristics. It appears that 10 micron (or less) particles penetrate remarkably well in the network at reasonable air t1ow rates. The fourth chapter is dedicated to the study of particle deposition in leaks. Following a literature review of earlier investigations in this field, we focus our attention on particle suction in a two-dimensional slot since it presents similarities with our problem. It appears that an aerosol of 10 micron particles can plug significant openings (on the order of 1 mm) in conditions reproducible in situ. This result was validated with the experimental apparatus described in chapter V. The outcome of this research consists in the construction of a prototype field device that can reduce the leakiness of duct systems.
Abstract FR:
Récemment, de nombreuses recherches ont mis l'accent sur la nécessité de remédier aux défauts d'étanchéité des Systèmes de Distribution d'Air (SDA), puisqu'elles ont conclu que, dans les résidences californiennes, le potentiel d'économie d'énergie en conditionnement d'air est de l'ordre Je 20% par réduction de la perméabilité à l'air de ces réseaux. L'objectif pratique du travail présenté ci-après est de répondre à ce problème à l'aide d'injection de particules aérosol dans les SDA. Suite à une recherche bibliographique comportant de nombreuses références au sujet des phénomènes principaux liés à la mécanique des aérosols, un modèle permettant le calcul Je la pénétration de particules dans les réseaux de distribution d'air est développé. Ce dernier repose sur l'hypothèse que le SDA peut être décomposé en sous-parties élémentaires (tubes droits et coudes) dans lesquelles le dépôt de particules est évalué. Ainsi, il est possible de calculer la fraction de particules qui vient se déposer sur les parois du réseau en fonction des diverses caractéristiques de l'aérosol et de l'écoulement. Il s'ensuit que des particules de moins de 10 microns pénètrent remarquablement bien dans le réseau à des débits d'injection d'air raisonnables. Le quatrième chapitre est dédié au dépôt Je particules Jans les fuites. Après un récapitulatif des travaux réalisés dans ce domaine, nous nous attachons à l'étude Je la succion de particules dans une fuite bidimensionnelle car elle présente des similitudes avec le problème proposé. Il en résulte qu'un aérosol Je particules de l0 microns obture des ouvertures de taille relativement importante (de l'ordre de 1 mm) en 10 à 30 minutes Jans des conditions réalisables in situ Ce résultat est testé grâce au dispositif expérimental déc1it au chapitre Y. L'aboutissement de cette recherche réside en la construction d'un prototype de terrain capable de réduire la perméabilité des SDA.