Convection de surface

Vous pouvez sélectionner les algorithmes de convection de surface intérieure et extérieure à partir de l'onglet Construction des données du modèle sous l'entête Convection de surface.

Ceci vous offre la possibilité de faire différentes sélections dans différentes parties du bâtiment.

Vous pouvez sélectionner les algorithmes de convection intérieure à partir d'une liste proposée par EnergyPlus pour effectuer les calculs de convection entre les surfaces des zones intérieures et le reste de l'air de la zone :

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1-Algorithme de convection adaptatif - Cette option avancée propose une sélection dynamique des modèles de convection en fonction des conditions. Beausoleil-Morrison (2000, 2002) ont développé une méthodologie de gestion dynamique de la sélection des équations hc appelé algorithme de convection adaptatif. L'algorithme est utilisé pour sélectionner parmi les équations hc celle qui la plus appropriée pour une surface à un instant donné. Comme Beausoleil-Morrison le font remarqué, l'algorithme de convection adaptatif est prévu pour être accru et altéré pour refléter différents procédés de classification ou de nouvelles équations hc. L'algorithme de convection adaptatif implémenté dans EnergyPlus pour les faces internes a un total de 45 catégories différentes pour les surfaces et 29 options différentes pour la sélection d'équation hc. Les tables présentées dans Engineering document d'EnergyPlus les catégories et les tâches par défaut des équations hc.

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2-Simple - Le modèle de convection simple utilise des coefficients constants pour différentes configurations de transfert de chaleur, utilisant un critère pour réduire ou accroître la convection. Les coefficients sont directement reprise de Walton (1983). Les coefficients de Walton proviennent de la conduction de la surface pour e=0,9 trouvé dans l'ASHRAE Handbook (1985) Table 1 page 23.2. La partie radiative a été estimée à 1,02 x 0,9 = 0,918 Btu/h-ft2-F puis soustraite. Finalement les coefficients ont été convertis en unités SI pour obtenir les valeurs ci-dessous :
Paroi verticale : hc= 3,076, paroi horizontale avec flux réduit : hc= 0,948, paroi horizontale avec flux accru : hc= 4,04, paroi inclinée avec flux réduit : hc= 2,281, paroi inclinée avec flux accru : hc= 3,87.

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4-Diffuseur de plafond - un modèle de convection mélangée et forcée pour des configurations de diffuseurs de plafonds. Le modèle fait la corrélation entre le coefficient de transfert de chaleur et le taux de renouvellement d'air pour les murs, plafonds et planchers. L'algorithme est fondé sur une corrélation empirique développée par Fisher et Pedersen (1997). La corrélation a été reformulée pour utiliser le noeud de température de la pièce comme température de référence. Les corrélations sont montrées ci-dessous. Pour des planchers: hc = 3,873 + 0,082 x Vol/h ^ 0,98, pour des plafonds : hc = 2,234 + 4,099 x Vol/h ^ 0,503 et pour des murs : hc = 1,208 + 1,012 x Vol/h ^ 0,604.

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5-Cavité - Cet algorithme a été développé pour des zones à mur Trombe. C'est à dire l'espace d'air compris entre un mur lourd et un vitrage. L'algorithme est identique au modèle de convection (basé sur ISO 15099) utilisé dans Window5 pour la convection entre les vitres d'une fenêtre multi-vitrage. Cet algorithme a été validé par des données expérimentales par Ellis (2003). Cet algorithme donne les coefficients de convection de l'air dans une cavité étroite verticale, close et non ventilée. Ceci s'applique autant à la lame d'air entre deux vitres d'une fenêtre qu'à l'air entre la vitre du mur Trombe et la surface interne (souvent un une surface sélective). ces coefficients de convection sont réellement la seule différence entre une zone normale et une zone Trombe. Lire aussi la note ci-dessous.

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6-TARP - fondé sur la convection naturelle variable basé sur les algorithmes ASHRAE de différence de température. Celui-ci est le même que l'algorithme de convection interne initialement nommé 'Détaillé' dans les premières versions de DesignBuilder. C'est l'options par défaut des nouveaux modèles depuis la version 3.0.0.085.

Note paraphrasée des développeurs d'EnergyPlus

"Les coefficients de convection d'un mur Trombe n'ont de sens qu'au niveau d'une zone. Ce sont des coefficients spécifiques calculés pour des espaces étroits et fermés. Les deux parois principales d'une zone Trombe sont si proches l'une de l'autre que les modèles de convection des deux murs interagissent l'une sur l'autre. Si elles sont suffisamment proches l'une de l'autre elles peuvent se combattre et annuler toute convection dans cet espace. Ce n'est plus une convection aux limites libres comme on la trouve dans une pièce typique. C'est pourquoi appliquer ces coefficients à une surface unique n'a pas de sens. L'algorithme analyse la zone pour faire ressortir quelles sont les deux surfaces principales et établit alors les coefficients sur ces surfaces. Sur les autres surfaces secondaires n'est appliquée qu'une convection négligeable.".

Les options de convection intérieure suivantes sont aussi disponibles pour les utilisateurs avancés :

Afin d'éviter des discontinuités dans les calculs des taux de transfert de chaleur pour la surface, toutes les corrélations sont extrapolées au delà de la limite inférieure de la plage de données (3 Vol/h) jusqu'à la limite naturelle de convection qui est appliquée durant les heures où le système est à l'arrêt.

Ces modèles sont explicités avec plus de détails dans le Document de Référence d'Ingénierie d' EnergyPlus (EnergyPlus Engineering Reference Document).

Vous pouvez sélectionner des algorithmes de convection extérieure à partir d'une liste proposée par EnergyPlus :

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1-Algorithme de convection adaptatif - Cet algorithme avancé offre une sélection dynamique des modèles de convection en fonction des conditions. Cet algorithme a une structure qui permet un contrôle plus fin des modèles utilisés pour une surface donnée. L'algorithme pour la face extérieur a été développé pour EnergyPlus mais il emprunte les concepts et son nom aux recherches faites par Beausoleil-Morrison (2000, 2002) sur la convection de face intérieure (lire juste au dessus). l'algorithme de convection de face extérieur est beaucoup plus simple que celui intérieur. Le système de classification des surfaces comprend 4 catégories différentes pour les surfaces qui dépendent de la direction du vent et de la direction du flux de chaleur. Cependant et dans un certain sens, il est plus complexe du fait que l'équation hc est scindée en deux parties et qu'il y a des sélections de modèle d'équation séparée pour la convection naturelle et forcée.

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2-Simple combiné - L'algorithme Simple utilise la rugosité des surfaces et la vitesse du vent pour déterminer le coefficient de transfert de chaleur vers l'extérieur. C'est un coefficient de transfert de chaleur combiné qui inclue la radiation vers le ciel, le sol et l'air. La corrélation est basée sur la Graphe 1, page 25.1 (Données sur la transmission thermique et de la Vapeur d'eau), 2001 ASHRAE Handbook of Fundamentals.

Remarque : sélectionner l'option Simple combiné au niveau Bâtiment sur l'onglet Construction, sous l'entête Convection de surface ou sur dans les options de calcul ou dans la fenêtre des Options du modèle a une signification particulière. Dans ce cas la convection extérieure couvre à la fois la convection et le rayonnement ensemble (combiné). Ceci signifie que par exemple des coefficients saisis en dur dans l'onglet Propriétés de surface des fenêtres de saisie des Constructions seront utilisés comme un coefficient combiné convectif et radiatif.

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5-TARP - TARP ou Thermal Analysis Research Program, est un prédécesseur important d'EnergyPlus (Walton 1983). Walton développa un modèle compréhensif pour la convection extérieure en appariant les corrélations de l'ASHRAE et les expériences sur la plaque plate de Sparrow et. al. Dans le plus vielle version d'EnergyPlus, avant la version 6, le modèle TARP était nommé 'Détaillé'. Le modèle a été redéveloppé en version 6 pour prendre en compte l'aire et le périmètre du groupe de surfaces qui forment une façade ou toiture plutôt qu'une unique surface modélisée.

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7-MoWiTT - Le modèle MoWiTT est issu des mesures effectuée sur l'équipement 'Mobile Window Thermal Test' (MoWiTT) (Yazdanian and Klems 1994). La corrélation s'applique bien aux surfaces verticales et très lisses (tel que des fenêtres) de bâtiment de faible hauteur. L'algorithme MoWiTT n'est pas approprié pour des surfaces rugueuses, de grande hauteur ou qui utilisent des protections mobiles.

Les options de convection intérieure suivantes sont aussi disponibles pour les utilisateurs avancés :

Remarque : Quand la surface est mouillée (c.à d. qu'il pleut et que la surface est exposée au vent) alors le coefficient de convection apparaît très élevé dans les résultats (1000) et la surface est soumise à la température de Extérieur Bulbe Humide plutôt qu'à celle de Extérieur Sèche.

Ceux-ci sont des coefficients de transfert de chaleur uniquement par convection; les coefficients de transfert de chaleur par radiation sont calculés automatiquement par le programme. Tous les algorithmes sont décrits avec plus de détails dans le Document de Référence d'Ingénierie d'EnergyPlus.

La sélection de l'algorithme de convection intérieure et extérieure peut être faite à divers endroits :

•	Boite de dialogue des Options du Modèle (conception du chauffage, conception du refroidissement, onglets simulation).

•	Boite de dialogue des Options de Calcul (conception du chauffage, conception du refroidissement, simulation).

•	Données du modèle par l'Onglet Construction.

Vous ne pouvez changer les paramètres de convection d'une surface particulière quand cette surface est une cloison intérieure.

Remarque : Les options de convection de surface intérieure et extérieure dans la boite de dialogue des Options de Calcul et de Modèle se substituent aux valeurs par défaut du bâtiment (celles fixées dans les Données du Modèle au niveau bâtiment) et tous changements au niveau bloc, zone ou surface dans les données du Modèle primeront sur celles du bâtiment.