Inertie, mon amour

Mardi 18 septembre, l’ADEME et la Région Aquitaine ont organisé le colloque « Bâtiments basse énergie en Aquitaine, 5 ans d’expérience« .

Il s’agissait de revenir sur les expériences lancées – avant même la naissance d’Effinergie et de BBC – de construire des bâtiments basse énergie, dans la lignée de ce qui se faisait ailleurs en Europe, dans notre climat de l’Arc Atlantique.

Le propos de ce colloque était de faire part de l’expérience des lauréats des appels à projet qui avait été lancés dans cette dynamique depuis 2007. Profiter de l’expérience des concepteurs, de celles des utilisateurs et de tous ceux qui ont analysé tout cela.

Il s’agissait bien de retours d’expérience, nullement de mettre en doute l’utilité de la basse-énergie. Oh évidemment, cela a échappé à au moins un des spectateurs qui n’a pu se passer d’interpeller l’assistance en disant « la performance énergétique, ce n’est plus une utopie, c’est une réalisation de tous les jours et ça marche en Rhône-Alpes ! ».

Tsss yuck myopera smiley, je ne crois pas que nous étions là pour dire que ça ne marchait pas, ni même que ça marchait, en rester à de tels truismes, c’est bon pour les sermonneurs, pas pour les « faiseurs ». À la limite, pour un militant politique un peu fruste, peut-être…

Ce qui compte dans tout ça, c’est l’expérience accumulée des difficultés rencontrées comme les leçons que les réalisateurs (pas les « causeux » qui étalent les clichés comme de la confiture) ont tirées, même si on ne conclut pas comme eux.

Toujours est-il que j’ai apprécié ce colloque et que j’ai d’autant plus été heureux d’en être partie prenante (table ronde n°2 sur le confort d’été) !

J’ai eu l’occasion de discuter ensuite avec quelques uns d’entre vous* qui avaient assisté au colloque et la plupart m’ont reparlé de mes « montgolfières » pour évoquer l’utilité ou non de l’inertie.

* un salut en particulier au réseau aquitain des EIE avec qui j’ai passé un après-midi sympathique entre passionnés, merci de votre accueil :spock:

Devant un tel succès, je m’incline et les offre à tous: 😮

Montgolfières
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Faute de temps pour tout bien rédiger en une seule fois mais trop impatient pour vous laisser attendre, je reviendrai sans doute sur cet article, mais je vais déjà redire ici mon commentaire sur ces ballons dans le ciel qui représentent le confort d’été dans notre futur pôle scolaire et médical.

Tout d’abord, chacune des 5 colonnes de bulles représente l’évolution du confort (en période chaude) de 5 zones notables du projets. La hauteur de la bulle est représentative de la température moyenne de la plus forte surchauffe rencontrée dans l’année. La grosseur de la bulle est, elle, significative du nombre d’heures d’inconfort en période d’occupation.

La bulle à l’orange le plus intense représente le projet initial. Celle à l’orange plus pâle prend en compte la mise en place d’inerties localisées (pas un gros bloc n’importe où donc :sst:). La bulle jaune prend en compte ces inerties ainsi que l’usage des protections solaires et enfin la bulle verte – quand elle existe – cumule, à tout cela, une sur-ventilation nocturne.

On se rend compte, au premier coup d’œil, d’un phénomène récurrent : la « montgolfière » à l’orange le moins tenu est partout plus enflée que celle à la couleur la plus intense !

Cela signifie tout simplement que l’apport d’inertie augmente le nombre d’heures inconfortables (T>27°C ici). C’est ce que je voulais dire à ce colloque : l’inertie n’est pas une solution universelle, elle n’est pas la panacée du confort d’été dans nos régions. Placer de l’inertie sans plus de tactique en aval, c’est exposer les occupants à une sensation d’étouffement plus longue.

Si la montgolfière orange clair est plus gonflée que l’orange foncée, elle a généralement moins d’altitude, ce qui signifie que l’inertie a tout de même lissé le pic de surchauffe. Placer de l’inertie sans plus de tactique aval, c’est généralement écrêter le pic de température mais exposer les occupants plus longtemps à des températures inconfortables, donc…

Parfois, cependant, ce n’est pas vrai (comme ici, dans la salle d’ergothérapie), et en plus d’exposer plus longuement à des surchauffes, on intensifie le pic 😦

Il est entré dans la pensée commune BBC que régler le souci du confort d’été, c’est finalement juste ajouter un peu d’inertie à nos bâtiments qu’on a… juste un peu plus isolé.

Vous l’avez compris, c’est allé un peu vite en besogne.

On se rend tout de même compte que si l’on ajoute à cette inertie un usage intelligent des protections solaires, alors mes montgolfières perdent, et de l’altitude, et de la circonférence. Inertie(s) et protections solaires font bon ménage pour assurer le confort « estival ».

En fait, dans le résidentiel individuel, le confort est à portée de bras à la condition – nécessaire et parfois suffisante – des les agiter pour user des « occultants solaires », que l’inertie soit importante ou non. C’est d’ailleurs ce qu’a montré le retour d’expérience de Nobatek et ce, même avec des occupants peu impliqués à améliorer activement leur confort.


Merci à Marie Pauly de m’avoir communiqué ce diagramme de Brager où l’on s’aperçoit du bon confort d’été même chez les « mauvais élèves »… mais aussi de surchauffes en saison froide ou intermédiaire conséquentes 😮

Dans le tertiaire, c’est rarement suffisant, il faut ajouter une tactique aval supplémentaire, comme ici la sur-ventilation nocturne, pour que les montgolfières menacent enfin de s’écraser, youpi !:hat: ndlr : ceci n’est une bonne nouvelle que pour l’analyse ci-présente 🙂

Il y a-t-il une morale à tout cela ? On peut s’essayer à quelques conclusions, je pense, oui:

  • il ne faut pas faire confiance à la seule inertie, tout au moins dans le tertiaire, pour assurer un confort acceptable quand la température extérieure se maintient à des niveaux élevés,
  • l’inertie est un concept complexe… il faudrait plutôt parler d’inerties parce qu’il y a des notions de localisations et de nature qui peuvent être fortement influentes,
  • qu’il faille une tactique aval (comme dans le tertiaire) ou faire usage a minima des protections solaires, dans les deux cas, il y a une implication fatale des occupants. Un bâtiment n’est rien sans ceux qui l’occupent, et quelque soit la domotique du futur, leur implication est un paramètre incontournable parce que comme s’est plu à la dire M. Beslay, à ce même colloque évoqué depuis le début : « Ce ne sont pas les bâtiments ou les techniques qui consomment, ni même les humains », mais bien le ménage que constitue l’interaction de ces deux-là.


Mais par quelle magie, l’inertie augmente-t-elle l’inconfort ?

Imaginez que la chaleur soit de l’eau. Quand la chaleur entre dans un lieu « sans inertie », c’est comme si vous versiez de l’eau sur un plateau sans éponge : elle n’a pas de lieu où se stocker, alors même si le niveau monte vite, elle fuit rapidement quand la source se tarit à la façon de gouttes sur une vitre.

En rajoutant de l’inertie, vous ajoutez une éponge au plateau, si bien que quand la chaleur l’eau n’est plus fournie, l’éponge, elle, encore humide, est capable d’en restituer. Le niveau est monté moins vite dans mon plateau mais si je n’ai pas essoré l’éponge, il va rester humide comme le bâtiment « à inertie » va rester chaud sans tactique supplémentaire.

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Salon Horizon Vert

horizon-vert-associationLuc Claverie et moi-même étions présents au 23èmesalon Horizon Vert pour y présenter une conférence sur les bâtiments basse consommation. Nous tenons à remercier particulièrement les bénévoles pour leur accueil et leur dynamisme !

Lors de cette conférence, nous avons illustré la problématique à l’aide de deux bâtiments neufs du parc du Hameau-Bellevue (Pôle Scolaire et Unité A).

L’enregistrement de la conférence, en version intégrale (1h 18min), peut être obtenue auprès de l’association Horizon Vert.

Licence Creative CommonsCes deux même bâtiments ont également été présentés lors d’une journée technique organisée par l’ADEME près de Pau. Cette dernière présentation est disponible ici selon les termes de la licence Creative Commons Paternité – Pas de Modification 3.0 non transcrit. Les autorisations au-delà du champ de cette licence peuvent être obtenues en me contactant directement.

Publications scientifiques

Les documents ci-dessous ont été publiés au terme de mon stage de DEA. Le sujet en est le comportement hydraulique d’un mélange eau + billes de propylène simulant un coulis de glace. Ils proposent des modèles de prévision des pertes de charge en conduite cylindrique.

FRICTION LOSSES FOR FLOW OF CONCENTRATED SLURRIES

Benoit STUTZ, Patrick REGHEM, Olivier MARTINEZ

Laboratoire de Thermodynamique et Energétique

64013 PAU, France

Abstract

The aim of this work is to study the hydraulic behaviour of ice slurries. The solid phase is replaced by polypropylene particles with a density close to that of ice to determine the behaviour of ice/water mixture in adiabatic conditions. The experimental tests are carried out using a slurry flow facility, consisting of a flow loop though which the different piping elements are installed. Friction losses in horizontal pipes, bends, contractions, and enlargements have been measured. The pressure drops depend strongly on the flow pattern.
For suspended particles regimes, the Blasius law based on Reynolds numbers defined from water viscosity and mixture density, is appropriate. Inversely, for moving bed regimes, pressure losses depend on the concentration of the solid phase.

Two models of pressure losses in pipes have been developed. The first one is a correlation. The second one uses the Bingham fluid to model the flow of solid-liquid mixture. An extended Reynolds number is introduced. The Blasius law computed by replacing the classical Reynolds number with the extended Reynolds number is found to be applicable to the two-phase flow in its full range.

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FLOW OF SLURRIES OF PARTICLES WITH DENSITY CLOSE TO THAT OF WATER

B.Stutz, P. Reghem, O. Martinez

Université de Pau et des Pays de l’Adour, Avenue de l’Université, 64000 Pau, France

Abstract

The purpose of this work is to investigate the friction factor for slurries of particles with density close to that of water. The use of particles with density close to that of ice aims to get explanations of new generation of liquid-solid coolant in adiabatic conditions. The solid particles are 3mm-diameter polypropylene sphere, of density 869 kg/m3. The test section consists of horizontal transparent PVC pipes 22 and 45mm in diameter. Friction losses are measured using differential pressure transducers. Velocity distribution within the water layer is measured using Pitot tube. Flow pattern and particle behaviour are observed using visualisation device.

Different flow pattern can be observed in fully turbulent conditions. The transition between the flow pattern depends on the Froude number. Three predicting models of pressure losses in pipe have been used. The first one consists in correlating experimental data using dimensional analysis. The second one uses rheological model : extended Reynolds number based on the empirical Bingham model is introduced. The Blasius law computed by replacing the classical Reynolds number with the extended Reynolds number is found to be applicable to the two-phase flow in its full range. The third one is a two-layer model that contains the effect of pipe diameter. The model treats the flow as being constituted of two layers: a stationary or a moving bed at the top of the pipe and a heterogeneous flow suspension below. The friction coefficient between the bed layer and the pipe is estimated by performing momentum balance using the experimental results (pressure drop, visualisation and distribution of the local velocity within the heterogeneous flow suspension. The validity of the hypothesis of the two-layer model are discussed.

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