Couplages STD/CFD pour la ventilation naturelle

1. Pourquoi ?

Dans les logiciels de STD, les coefficients de pression sont généralement donnés par des corrélations en fonction de l’angle d’incidence et de la forme du bâtiment [Swami & Chandra 1988] ou des valeurs tabulées qui s’avèrent inadaptées à la plupart des situations réelles : à titre d’exemple, la Figure 1 ci-dessous montre les valeurs utilisées par certains logiciels de STD pour déterminer le C_p .

Figure 1 : Tables de coefficients de pression utilisées par défaut dans DesignBuilder/EnergyPlus (gauche : champ libre, droite : en environnement avec des obstructions de taille équivalente à la moitié du bâtiment considéré)

Les débits en ventilation naturelle calculés sont donc très susceptibles d’être erronés s’ils sont estimés à partir des valeurs par défaut (voir aussi notre article sur la réduction des incertitudes en ventilation naturelle).

2. Comment on fait ?

Il faut commencer par récupérer les coefficients de pression par façade de la simulation, qui varient selon l’orientation du vent et sa force (une illustration est donnée sur la Figure 2).

Figure 2 : Pressions sur les façades pour une direction de vent.

On doit ensuite affecter chaque coefficient de pression au bon élément de façade. Pour ce faire on parcourt le fichier de définition du problème de STD (fichier « *.idf » dans EnergyPlus) et on effectue le remplacement pour chaque ouvrant et chaque paroi, notamment afin de pouvoir calculer les débits liés aux infiltrations.

Ceci a deux avantages principaux :

  • Le nombre de coefficients de pression par direction de vent s’en trouve augmenté : par défaut ils sont donnés tous les 45 degrés, tandis que nous en prenons au maximum tous les 30°.
  • Ceci permet de conserver les effets de tirage thermique liés à la différence de température entre intérieur et extérieur.

3. Influence de la discrétisation angulaire

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