Modélisation par la méthode Bond Graph d’un système combiné plancher chauffant–plafond rafraîchissant

Dynamic model of the floor heating system combined with the roof cooling system using the Bond Graph approach

¹ Universitéde Lorraine, LERMAB, Faculté des sciences et Technologie, 54506 Vandoeuvre-Lès-Nancy, France
² Université Paris Ouest, LTIE, EA 4415, GTE, 50 rue de Sèvres, 92410 Ville d’Avray, France

^a Auteur pour correspondance : abdelatif.merabtine@lermab.uhp-nancy.fr

Reçu : 24 Août 2011
Accepté : 13 Décembre 2011

Résumé

Aujourd’hui, différents types de systèmes de Chauffage, de Ventilation et de Conditionnement de l’air (CVC) sont utilisés. À un niveau équivalent de confort thermique, la consommation énergétique diffère de l’un à l’autre. De ce fait, il est plus raisonnable de choisir le système garantissant un meilleur rapport confort thermique/consommation énergétique. Dans cette étude, un système combiné plancher chauffant–plafond rafraîchissant a été considéré. Afin d’estimer la fiabilité de ce type de systèmes CVC, le comportement thermique d’un bâtiment simple intégrant cette technique de chauffage et de rafraîchissement a été modélisé. Le modèle développé, utilisant l’approche Bond Graph (BG), a servi d’outil de simulation afin d’évaluer les performances énergétiques du système combiné. Il s’est avéré que cette technique répond aux besoins en chaud et en froid tout en maintenant un meilleur confort thermique. Cependant, elle est bien adaptée dans les climats relativement secs et froids.

Abstract

Heating, Ventilation and Air-Conditioning (HVAC) systems are commonly used in both residential and commercial buildings. Although many of these systems can provide the necessary thermal comfort level, they often lead to excessive energy consumption. Hence, reliable HVAC systems are required in order to comply with environmental constraint while providing the best thermal comfort- energy consumption ratio. In this paper, thermal behavior of a simplified building comprised of two similar adjacent spaces has been modeled in order to assess the performance of a combined floor radiant heating and ceiling radiant cooling. The thermal simulation of the building has been performed by using the Bond Graph modeling approach, where both temperatures and heat flux annual profiles have been calculated. Comparison with TRNSYS software results has also been made. It was found that the combined floor radiant heating and ceiling radiant cooling is able to meet energy demand of the building insuring a good thermal comfort level. However, the selected heating/cooling technique is rather more useful for cold and dry climate.