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Tishreen University Journal for Research and Scientific Studies - Engineering Sciences Series Vol. (30) No. (1) 2008
2007
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quadripôles
quadripôles
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Tishreen University Journal for Research and Scientific Studies - Engineering Sciences Series Vol. (30) No. (1) 2008
Caractérisation des transferts thermiques dans une brique monomur
Dr. Ahed Suleiman
(Déposé le 29 / 8 / 2007. Accepté 17/12/2007)
� Résumé �
L’objectif de cet article est de caractériser expérimentalement l’inertie thermique d’une brique monomur par l’étude de sa capacité thermique. Celle-ci influence sur l’inertie thermique. On place la brique de manière à relever les profils de température à l’intérieur et à la périphérie de celle-ci. La brique est soumise à un signal de température sinusoïdal sur une de ses faces pour des périodes différentes. On va valider ces mesures par l'utilisation d'un modèle numérique. On calcule la capacité apparente de la brique, ainsi que sa capacité thermique par une méthode basée sur la théorie des quadripôles. Les résultats mettent en évidence une dépendance de la capacité thermique calculée à partir de la méthode des quadripôles des conditions aux limites appliquées sur la brique. Enfin, la capacité apparente représente mal la capacité réelle de la brique, et donc son inertie.
Mots-clés : Inertie thermique, Stockage de l’énergie, Parois de bâtiments, Capacité thermique, Capacité apparente, Brique monomur.
Maître Assistant- Département de Génie de Force Mécanique -Faculté de Génie Mécanique et Électrique- Université de Tichrine -Lattaquié- Syrie.
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Matlab
PHASE
Paul Sabatier
Brique monomur
gradT
T1T2 W
21 TTR
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a
pT
0),(1
tMp
tT
aTT
cam²/s
kg/m3cJ/kg/°C(W/m/°C)
aC
J/°C
ii
i
i vcCa
iv i
quadripôles
iiee ˆ,ˆ,ˆ,ˆ
i
i
e
eEDBA
ˆˆ
ˆˆ
A,B,C,D
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NF EN ISO 13 786 quadripôles
terre cuite
0,22×0,275×0,30 m3
1150 KWm.
kg/m3
kg/m3MPa
m².K/WdB
fluxmètre
W/m²
µV/W/m² 1m×1m
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١٥٢
30 °C+25°C
10°C 40°C
)2
sin(1010)( ttTf
t
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DirichletCtTc 3.11)(
3.5 °C
12 °C
t=0 10°C
4
X=0 cmX=30 cm
Tf
t
Φ = 0
Φ = 0
Φ = 0
Tc
t
X=0 X=30 cm
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Variations des températures expérimentales (période 3h)
0
5
10
15
20
25
0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000
Temps (s)
Tem
péra
ture
(°C
) 0 cm
5,5 cm
10 cm
14,5 cm
19 cm
23,5 cm
30 cm
Variations des températures expérimentales (période 12h)
0
5
10
15
20
25
0 50 000 100 000 150 000 200 000 250 000 300 000 350 000 400 000 450 000
Temps (s)
Tem
péra
ture
(°C
) 0 cm
5,5 cm
10 cm
14,5 cm
19 cm
23,5 cm
30 cm
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Variations des températures expérimentales (période 24h)
0
5
10
15
20
25
0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000
Temps (s)
Tem
péra
ture
(°C
) 0 cm
5,5 cm
10 cm
14,5 cm
19 cm
23,5 cm
30 cm
0 cm30 cm
Dirichlet
t=0
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Variations des températures experimentales (période 18h)
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
0 50000 100000 150000 200000 250000 300000
Temps (s)
Tem
péra
ture
(°C
) 0 cm
5,5 cm
10 cm
14,5 cm
19 cm
23,5 cm
30 cm
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Températures moyennes
11
12
13
14
15
16
17
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
Epaisseur (m)
Tem
péra
ture
(°C
)
période 3h
période 6h
période 12h
période 18h
période 24h
Températures maximales
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
Epaisseur (m)
Tem
péra
ture
(°C
)
période 3h
période 6h
période 12h
période 18h
période 24h
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Amplitude et Déphasage
amplitude normalisée
)min()max(
)min()max()(
00 TT
TTxA
xx
A(x)xTx x
T0 0
amortissement
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
épaisseur (m)
Am
plitu
de/a
mp
litu
de s
urf
.fro
ide
période 12h
période 18h
période 24h
période 3h
période 6h
6 cm
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)(2
)( xtx
t
x
déphasage = f(épaisseur)
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
épaisseur(m)
ph
i (r
ad
)
période 12hpériode 18hpériode 24hpériode 3hpériode 6hcourbe 1 12h
15 cm
Flux mesurés
fluxmètre
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١٦٠
Flux face froide
-200,00
-150,00
-100,00
-50,00
0,00
50,00
100,00
0,00E+00 5,00E+04 1,00E+05 1,50E+05 2,00E+05 2,50E+05 3,00E+05 3,50E+05 4,00E+05 4,50E+05
Temps (s)
Flu
x (
W/m
²)
Flux face chaude
-2,00
-1,50
-1,00
-0,50
0,00
0,50
1,00
0,00E+00 5,00E+04 1,00E+05 1,50E+05 2,00E+05 2,50E+05 3,00E+05 3,50E+05 4,00E+05 4,50E+05
Temps (s)
Flu
x (
W/m
²)
Validation numérique
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Températures moyennes (période 12 h)
10
10,5
11
11,5
12
12,5
13
13,5
14
14,5
15
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
Epaisseur (m)
Tem
péra
ture
(°C
)
Calcul
Mesure
0.3 °C
0.4°C
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١٦٢
Températures maximales (période 18 h)
10
12
14
16
18
20
22
24
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
Epaisseur (m)
Tem
péra
ture
(°C
)
Calcul
Mesure
Variations des flux dans la brique (période 24h)
-60,00
-50,00
-40,00
-30,00
-20,00
-10,00
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
0 50000 100000 150000 200000 250000
Temps (s)
Flu
x (
W/m
²)
x=0,9 cm
x=5,5 cm
x=10 cm
x=14,5 cm
x=19 cm
x=23,5 cm
x=29,3 cm
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Détermination des capacités thermiques
itecuterrecuiteterrecuiteterreairairairii
i
i VCpρVCpρvcρCa
3/292,1 mkgair CkgkJCpair //02,1
CkgJCp cuiteterre //960 Ca brique monomur = 14,43 kJ/°C
quadripôles
quadripôles
KJ/°C 1.516
1.508
2.153
3.190
2.729
KJ/m².°C
25.058
24.926
35.587
52.727
45.107
S=0.22×0.275 m2
iiee ˆ,ˆ,ˆ,ˆ)exp(ˆ 1 i)exp(ˆ 2 i
12
amplitude
ee
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phase
ii
quadripôles
quadripôles
quadripôles
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)min()max(
)min(
)min()max(
)max(
TxTx
Txd
TxTx
Txd
A
dA
)min()max()min()max(
TxTxTxTx
AA
0.3°C
)min()max(3,0*2
TxTxAA
Incertitude sur le calcul de l'amplitude normalisée
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
Epaisseur (m)
Ince
rtit
ud
e %
période 3h
période 6h
période 12h
période18h
période 24h
7 cm0.1°C
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t
**2
d
ttdd
)(
t
t)(
)( t
incertitude sur le déphasage
0,0%
50,0%
100,0%
150,0%
200,0%
250,0%
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
Epaisseur (m)
inc
ert
itu
de
(%
)
période 3h
période 6h
période 12h
période 18h
période 24h
t
5cm
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