Contribution à l’étude expérimentale et numérique de l’écoulement d’air dans une fenêtre pariétodynamique chauffante

Devant le défi majeur de la réduction de l’impact des activités humaines sur le changement climatique, le secteur des bâtiments représente en France un domaine dans lequel il existe un fort potentiel en termes de réduction des consommations d’énergies fossiles et de production de gaz à effet de serre. Dans ce contexte, l’enveloppe de bâtiment figure parmi les principaux axes d’amélioration, en matière d’isolation mais aussi en gérant de manière efficace les interactions avec l’environnement. L’équipe habitat du LGCgE à Béthune travaille depuis plusieurs années sur la conception et le développement de parois multifonctionnelles, actives ou passives (murs solaires, parois ventilées, etc…). Ces parois sont moins déperditives, voir même à bilan positif du fait de la récupération d’apports solaires et d’énergies fatales. Le travail présenté ici s’inscrit dans le cadre du projet « VARIETO » - ADEME NTE Nouvelles technologies émergentes, réalisé par un consortium de deux équipes universitaires et un industriel de la menuiserie. Le but est de concevoir et analyser le comportement d’une fenêtre pariétodynamique à triple vitrage chauffant. Celle-ci est conçue pour assurer à la fois le chauffage, la ventilation et l’éclairage naturel à l’intérieur d’un bâtiment. Son principe de fonctionnement consiste à faire circuler et à chauffer de l’air neuf provenant de l’extérieur entre les lames de vitrage avant son introduction dans le local à chauffer. La recherche présentée dans cette communication via les approches numériques et expérimentales, concerne plus particulièrement le comportement thermique et dynamique de l’écoulement d’air interne lorsque la fenêtre est équipée d’un vitrage chauffant. Du fait de la géométrie du composant, des zones de recirculation, dites « zones mortes », se forment et perturbent la dynamique de l’écoulement et les échanges de chaleur. On discutera ici de la notion de coefficient d’échange convectif dans ces zones, et des difficultés qui se présentent au niveau de la définition des températures de fluide de référence. En particulier, les températures de mélanges dans ces zones hétérogènes, s’avèrent très complexes à déterminer. Un modèle numérique a été établi en comparaison avec des expérimentations réalisées en cellules climatiques. Plusieurs pistes ont été explorées numériquement pour montrer qu’il est possible de faire fonctionner la fenêtre à différents débits optimaux.