Caractérisation aéraulique de caissons de répartition pour le dimensionnement des réseaux de ventilation résidentiels

Résumé et principaux résultats

Lors du dimensionnement aéraulique de la ventilation, il est nécessaire de connaitre les pertes de charge de tous les éléments du réseau dont les caissons de répartition. Aujourd'hui la caractérisation en laboratoire des pertes de charge des caissons de répartition se réalise avec l'ensemble des piquages raccordés et une répartition des débits résultant directement de la géométrie du caisson de répartition. Or les conditions d'installation et d'usage des caissons de répartition sont variables (nombre de piquages connectés, perte de charge sur chaque piquage, modulation des débits, actionnement du débit de pointe en cuisine). Le CETIAT a réalisé des simulations pour évaluer l'impact des variations de conditions d'installation et d'usage sur la perte de charge sur 2 géométries de caissons de répartition.
Une géométrie est simulée en soufflage et en extraction (Géométrie N°2). L'autre est simulée en extraction seulement (Géométrie N°1). Pour chacun des 3 cas, une quinzaine de simulations/cas est réalisée permettant de faire varier le nombre de piquages raccordés et/ou les débit/pression aux bornes du caisson.
Les conclusions des simulations indiquent que la configuration la plus défavorable à prendre en compte pour la caractérisation des pertes de charge des caissons est la configuration qui présente le rapport Vpiquage/Vglobal le plus élevé. Vpiquage étant la vitesse au piquage considéré et Vglobal étant la vitesse au gros piquage (piquage d'entrée dans le cas d'une utilisation en soufflage ou piquage de sortie dans le cas d'une utilisation en extraction). Toutefois, des phénomènes aérauliques résultants de la géométrie, des niveaux de débit aux autres piquages et de l'emplacement des piquages ouverts peuvent engendrer des niveaux de pertes de charge plus défavorables.

Title: Airflow characterisation of distribution boxes for designing residential ventilation networks

Abstract: When designing ventilation systems, it is necessary to know the pressure drops of all the elements in the network, including the distribution boxes. Today, laboratory characterisation of pressure drops in distribution boxes is carried out with all spigots connected and a flow distribution which results directly from the manifold geometry. However, the conditions under which distribution boxes are installed and used may vary (number of connected spigots, pressure drop on each spigot, flow modulation, activation of the peak flow in the kitchen). CETIAT performed CFD simulations to assess the impact of variations in the installation and usage conditions on the pressure losses for 2 types of distribution box.
One geometry was simulated for blowing and extraction (Geometry N°2). The other was simulated for extraction only (Geometry N°1). For each of these 3 configurations, about fifteen simulations were carried out, allowing a large variation in connected spigots and in their respective flow rate or pressure.
The conclusions of the simulations indicate that the most unfavourable configuration to take into account for characterising the pressure drops in the distribution boxes is usually the one with the highest "Vpiquage"/"Vglobal" ratio. "Vpiquage" is the velocity at the spigot under consideration and "Vglobal" is the velocity at the large spigot (inlet spigot in the case of blowing or outlet spigot in the case of extraction). However, other aeraulic phenomena linked to the geometry, the airflow distribution over the other spigots and the location of the left-open spigots may lead sometimes to higher pressure drops elsewhere.

Thème

Ventilation et qualité de l'air

Mots-clés

Accessoires de réseau, Caissons de ventilation, Modélisation, Ventilateurs

Auteurs

LEFEBVRE Camille, MILER Hervé