ETUDE DU TRANSFERT THERMIQUE DANS LA DALLE EN BETON ET DANS LE FILASSE-PLATRE

ETUDE DU COMPORTEMENT THERMIQUE D’UN MUR BICOUCHE CONSTITUE D’UNE DALLE EN BETON ACCOLEE A DU FILASSEPLATRE EN CONTACT PARFAI

Etude du module de la température et de la densité de flux de chaleur en fonction du coefficient d’échange thermique

Nous allons étudier l’influence de la pulsation excitatrice sur les coefficients d’échanges thermiques. Ces coefficients h1 et h2 décrivent l’échange de chaleur entre un solide et un fluide (milieu ambiant) de températures différentes. Les courbes en traits pleins et pointillés modélisent respectivement la température au niveau de la dalle en béton interface extérieur (x=0) et au niveau du filasse-plâtre interface intérieur (x=5cm). 

 Influence de la pulsation excitatrice 

Aux figures II-11-a et II-11-b, nous représentons le module de la température et de la densité de flux de chaleur en fonction du coefficient d’échange thermique h1 pour différentes valeurs de la pulsation excitatrice. Figure II 11-a Figure II 11-b Figure II- 11 : Modules de la température dans la dalle (figure II 11-a) et de la densité de flux de chaleur (figure II 11-b) en fonction du coefficient d’échange thermique h1. x1 =0m ; h2=1W.m-2.K-1 Au niveau de la dalle de béton, nous constatons une augmentation de la température et de la densité de flux de chaleur en fonction du coefficient d’échange thermique à la face avant. Pour une faible fréquence (longue période de sollicitation), la dalle emmagasine de l’énergie jusqu’à atteindre un maximum avoisinant la température du milieu ambiant (extérieur) et reste constante. Contrairement aux autres fréquences où la température tend vers celle du milieu extérieur. Notons que le stockage d’énergie est d’autant plus important que la différence de température entre deux positions est élevée. Ce qui explique l’inversion constaté de part et d’autre. 

 Influence de la pulsation excitation 

Nous représentons sur les figures suivantes le profil de la température et de la densité de flux de chaleur en fonction du coefficient d’échange à la face arrière. Figure II 12-a Figure II 12-b Figure II- 12 : Modules de la température (figure II 12-a) et de la densité de flux de chaleur (figure II 12-b) dans le filasse-plâtre en fonction du coefficient d’échange thermique h2. x2 =0.05m ; h1=100W.m-2 .K-1 Nous constatons une diminution de la température en fonction du coefficient d’échange alors que la densité de flux thermique augmente en fonction de celle-ci. Le filasse-plâtre, étant un isolant thermique s’atténue pour se tendre à une température d’équilibre thermique.

De plus, La température dans le matériau étant supérieure à celle du milieu intérieur (à isolé), on a donc un transfert thermique traduisant une baisse de température de la zone la plus chaude vers une zone moins froide. Le flux thermique est d’autant plus important que la pulsation excitatrice est élevée. Ainsi le matériau possède une bonne inertie thermique. Pour les hautes fréquences ou fréquences intermédiaires, la température augmente et tend vers la température du milieu extérieure. Ainsi, le matériau disposant d’une propriété thermique importante s’échauffe lorsque la période de sollicitation climatique est assez grande. La température de même que la densité de flux de chaleur varie considérablement avec les coefficients d’échange thermique à la face avant et arrière. 

Etude de la température et de la densité de flux de chaleur en fonction de la longueur de diffusion complexe de la dalle en béton 

 Influence du coefficient d’échange thermique à la face avant

 Nous représentons le profil de la température et de densité de flux dans la dalle en béton en fonction de la longueur de diffusion complexe pour différentes valeurs du coefficient d’échange thermique à la face avant. Figure II 13-b Figure II- 13 : La Température (figure II 13-a) et la densité de flux de chaleur (figure II 13-b) dans la dalle en fonction de sa longueur de diffusion complexe. x1=0.049m ; h2=1W.m-2.K-1 Pour des valeurs du coefficient d’échange thermique, on observe une augmentation de la température ainsi que de la densité de flux avec la longueur de diffusion thermique complexe.

Cependant, la température présente une légère chute puis une augmentation. Celle-ci correspond à une forte rétention de chaleur. La hausse de température passe par un point d’inflexion (figure II 13-a), ceci correspond à un emmagasinement d’énergie maximal (figure II 13-b). Ce maximum est d’autant plus important que le coefficient d’échange thermique à la face avant est élevé. Au-delà de ce point, c’est-à-dire plus l’on se rapproche de la température du milieu extérieur, l’échange de chaleur est faible entrainant une perte d’énergie (figure II 13- b). Au voisinage de 0.2m, la température est maximale et constante. C’est-à-dire il n’y a pas d’échange de chaleur donc pas de stockage d’énergie. 

 Influence de la profondeur dans la dalle en béton 

Les courbes de la température et de la densité de flux dans la dalle en béton sont représentées sur les figures II 14-a et II 14-b pour différentes valeurs de la profondeur de la dalle. Figure II 14-a Figure II 14-b Figure II- 14 : La température (figure II 14-a) et la Densité de flux (figure II 14-b) dans la dalle en fonction de sa longueur de diffusion complexe. h1=100W.m-2.K-1 ; h2=1W.m-2.K-1 Sous l’influence de la profondeur dans la dalle, les courbes de la température diminuent en fonction de la longueur de diffusion complexe thermique, de même que la densité de flux. Pour les faibles longueurs de diffusion complexe, la température avoisine celle du matériau favorisant un emmagasinement d’énergie. A partir de certaines valeurs de la longueur de diffusion, l’énergie stockée est maximale avec un décalage de l’amplitude selon les épaisseurs de la dalle. Ainsi au niveau de la dalle, l’échange de chaleur et l’énergie emmagasinée dépendent du coefficient d’échange thermique, de la profondeur de la dalle. 

Influence du coefficient d’échange thermique à la face arrière

Les courbes de la température et de la densité de flux dans le filasse-plâtre en fonction de la longueur de diffusion complexe thermique pour différentes valeurs du coefficient d’échange thermique à la face arrière. Figure II 15-a Figure II 15-b Figure II- 15 : La température (figure II 15-a) et la Densité de flux (figure II 15-b) dans le filasseplâtre en fonction de sa longueur de diffusion complexe. x2=0.05m ; h1=100W.m-2.K-1 La température dans la dalle est d’autant plus importante que le coefficient d’échange thermique à la face arrière est faible en fonction de la longueur de diffusion complexe thermique. Mais pour la densité de flux, nous remarquons une inversion sous l’influence du coefficient d’échange thermique à la face arrière. 

 Influence de la profondeur dans le filasse-plâtre

 La température et la densité de flux dans le filasse-plâtre en fonction de la longueur de diffusion complexe pour différentes valeurs de la profondeur sont présentées. Figure II 16-a Figure II 16-b Figure II- 16 : La température (figure II 16-a) et la Densité de flux (figure II 16-b) dans la dalle en fonction de sa longueur de diffusion complexe. h1=100W.m-2.K-1 ; h2=1W.m-2.K-1 Pour des faibles valeurs de la longueur de diffusion complexe thermique, nous remarquons une augmentation de la température vers celle du milieu extérieure. Un léger pic est constaté pour les faibles longueurs de diffusion complexe thermique. Les courbes de la figure II 16-a présentent le même profil pour différentes profondeurs dans le filasse-plâtre avec la présence d’un point d’inflexion séparant les fortes rétentions des faibles.

Pour les courbes de la densité de flux en fonction de la longueur de diffusion complexe thermique, nous notons une hausse traduisant une accumulation d’énergie jusqu’à un maximum (pour une profondeur de l’isolant de 0.02m et 0.03m) puis une chute et une constance à partir d’une certaine valeur de la longueur de diffusion complexe. Mais pour une profondeur de 0.05m du filasse-plâtre, la quantité d’énergie accumulée est faible. II-10 : Conclusion La résolution de l’équation de la chaleur dans la dalle en béton et dans le filasse-plâtre, a permis d’étudier le transfert de chaleur dans notre dispositif. Nous avons mis en exergue l’influence des coefficients d’échanges thermiques h1 et h2, les profondeurs dans la dalle et du filasse-plâtre et la pulsation excitatrice. Dans le chapitre suivant, de l’analogie électrique-thermique, nous allons déterminer les paramètres thermoélectriques de la dalle et du filasse-plâtre.