Thermique et ventilation du bâtiment Simulation HVAC

Les simulations de thermique et de ventilation dans le bâtiment, appelées simulations HVAC dans le jargon (Heating, Ventilation and Air Conditioning), font partie des applications classiques de la CFD. En effet, ce type de modélisation apporte de précieuses informations pour la conception de n’importe quel type de bâtiment. Elles permettent, tout d’abord, de valider le dimensionnement des installations de ventilation et de chauffage, en modélisant finement les phénomènes de convection, de tirage, de rayonnement et les pertes de charge. Par ailleurs, en résolvant finement les structures de l’écoulement, elles offrent la possibilité d’analyser localement le bon respect de critères de confort, qu’ils soient thermiques ou autres. D’un point de vue sanitaire ou sécuritaire, il est également envisageable d’étudier la propagation de gaz ou de particules, et ainsi d’évaluer la qualité de l’air ambiant ou le franchissement de seuils de toxicité.

Cette page propose un petit exemple d’application avec la modélisation thermo-aéraulique d’un bâtiment public.

Simulation HVAC d'une école

Contexte

  • Ventilation et chauffage dans un bâtiment public.

  • Critères de confort à respecter.

  • Critères sanitaires à respecter.

  • Notions physiques clés : ventilation, chauffage, convection, suivi de particules.
cfd simulation of school - geometry
cfd simulation of school - mesh

Problématiques

  • Contrôle de la température et du taux d’humidité.

  • Contrôle du temps de résidence de particules.

  • Impact de la présence ou non des élèves et du corps enseignant.

Contributions au projet

  • Développement d’un modèle avec construction d’une maquette 3D détaillée.

  • Mise au point du modèle physique.

  • Réalisation de simulations thermiques et de ventilation.

  • Analyse des critères de confort et sanitaires à respecter.

  • Impact du remplissage des classes sur la circulation d’air dans le bâtiment.

  • Validation de la ventilation naturelle et mécanique à mettre en place.
 
 
cfd simulation of school - Temperature field
cfd simulation of school - Streamline

Environnement technique

  • Linux et Windows.

  • Maillage avec Salome et OpenFOAM.

  • CFD avec Code_Saturne.

  • Visualisation avec ParaView.

  • Cluster de calcul personnel.