Modélisation analytique des transferts thermiques en régime permanent dans les parois ventilées à double peau grâce à la méthode des quadripôles.

Le secteur du bâtiment, tant résidentiel que tertiaire, reste l’un des secteurs les plus énergivores au monde malgré tous les efforts déployés par de multiples pays pour mettre en place des mesures d’obligations d’économie d’énergie. Plusieurs conceptions architecturales, passives et actives, sont étudiées dans la littérature pour accroître l’efficacité énergétique des bâtiments en améliorant les performances hygrothermiques de leurs enveloppes extérieures, à savoir les parois ventilées à double peau. Le travail présenté dans cet article propose un modèle analytique basé sur l’utilisation de la méthode des quadripôles et l’analogie thermique-électrique dans le but de simuler rapidement la performance thermique et énergétique de ce type de parois. Le modèle prend en compte les propriétés thermo-physiques des matériaux de construction, les paramètres géométriques de la façade à savoir celles de la lame d’air, et les conditions climatiques à simuler, et est facilement adaptable à des configurations de parois ventilées plus complexes. Les équations du modèle quadripolaire proposé sont résolues en régime transitoire et une fonction de transfert liant la température de l’air à l’entrée du mur extérieur et à la sortie de la lame d’air est retrouvée grâce à une transformée inverse de Laplace. Le modèle a enfin été validé numériquement sur ANSYS Fluent. Les résultats numériques et analytiques sont compatibles (moins de 3 % d’écart moyen), avec un temps de calcul analytique réduit (moins de 3 secondes pour les configurations VDF complexes et moins de 1 seconde pour les conceptions de murs simples et moins complexes, contre 6 heures pour les calculs CFD).