Note publique d'information : Les principaux objectifs de ce travail consistent à mettre en œuvre et à analyser
des stratégies de contrôle de la ventilation hybride combinant les modes naturel et
mécanique dans le secteur du bâtiment résidentiel. Dans la première partie, nous dressons
l'état de l'art des systèmes de ventilation existants, de leurs stratégies de contrôle
ainsi que des outils de simulation numérique utilisés en thermo-aéraulique du bâtiment.
La seconde partie concerne la méthodologie utilisée pour implémenter dans l'environnement
informatique Matlab/SIMULINK les modèles nécessaires à l'étude de l'aéraulique des
bâtiments. Des modèles simplifiés de calcul de la concentration des polluants et de
l'humidité intérieure des locaux ont été développés dans le même environnement. Enfin,
le couplage thermo-aéraulique est réalisé en utilisant les modèles thermiques déjà
implémentés dans la bibliothèque SIMBAD. Ces modèles sont intégrés dans la nouvelle
version de SIMBAD. La troisième partie nous permet de définir les composants des systèmes
de ventilation modélisés ainsi que leur stratégie de contrôle. Il s'agit d'un système
de ventilation mécanique basé sur la réglementation en vigueur et un système de ventilation
hybride étudié également dans le cadre du projet européen RESHYVENT. Les deux stratégies
de contrôle du système de ventilation hybride sont du type à la demande dans le sens
où l'une est basée sur la détection des occupants et l'autre sur le taux de dioxyde
de carbone dans les pièces principales. Le potentiel du tirage thermique est également
pris en compte. Dans la dernière partie, nous présentons les résultats obtenus numériquement.
Le cas d'étude considéré est une maison individuelle située successivement à Athènes,
Nice, Stockholm et Trappes. Les simulations annuelles réalisées permettent une évaluation
des différents systèmes et pour différents climats en terme de fonctionnement global,
de qualité de l'air intérieur, de confort thermique, et de consommations énergétiques.
Une analyse de l'influence de l'exposition au vent du bâtiment est également présentée.
Les principaux résultats de ce travail ont montré la capacité des systèmes de ventilation
hybride à améliorer la qualité de l'air intérieur et à réduire les consommations électriques
des ventilateurs par rapport au système de référence tout en conservant le même ordre
de grandeur pour les consommations énergétiques de chauffage du bâtiment.
Note publique d'information : The aim of this work is to develop and evaluate hybrid ventilation control strategies,
using both natural and mechanical mode, in residential building. The first chapter
presents the state of the art of existing hybrid ventilation systems and control strategies.
Moreover, thermal and airflow simulation tools used in the field of building science
are reviewed. In the second chapter, a methodology to implement building airflow models
in Matlab/SIMULINK is described. A simplified pollutants model and a humidity model
are developed in the same environment. The new airflow model have been coupled with
the existing thermal model in SIMBAD building and HVAC toolbox. The airflow models
are now implemented in the new version of SIMBAD toolbox. The third chapter concerns
the description of the ventilation systems and their control strategies. It includes
a mechanical ventilation system based on the national regulation and the hybrid ventilation
system used in the framework of the European project RESHYVENT. Two demand control
strategies have been developed for the hybrid ventilation system, the first one is
based on the occupant detection and the second one is based on the CO2 levels in the
dry rooms. Both strategies take into account the potential of stack effect. The last
chapter deals with the evaluation of hybrid ventilation control strategies. The case
study is a single family dwelling in four European climates (Athens, Nice, Stockholm
and Trappes). The yearly simulations have been performed to evaluate the different
systems for the different climates with respect to indoor air quality, thermal comfort,
energy consumption and the stability of control strategies criteria. In addition,
the influence of building shielding is presented. The main conclusion of this work
is the ability of hybrid ventilation systems to improve indoor air quality and to
reduce fan energy consumption with respect to reference system while maintaining the
building energy consumption for heating close to each other.
paprika.idref.fr
data.idref.fr
Documentation
