Diffusion d’air et simulation numérique

Par Marylène CHABERT - Société ATC - mai 2010

Dans les espaces de grands volumes, les conditions de confort thermique sont difficiles à atteindre : problème de stratification, de vitesse d’air et d’économies d’énergie, …De fait, les systèmes de traitement d’air habituels avec gaines rigides et diffuseurs d’air classiques sont soient inopérants soit ne correspondent pas aux contraintes d’hygiène et de qualité d’air.

Le traitement d’air en climatisation ou en chauffage à l’aide de gaines textiles permet de traiter très précisément les contraintes de confort et de maintien en température. La valeur ajoutée d'une gaine réside dans son adaptabilité aux modes de fonctionnement et d'utilisation des locaux. Aussi, la meilleure conception est liée à des outils de simulation dynamique qui permettent un juste dimensionnement qui serait impossible avec des gaines rigides.

Voici un exemple où les contraintes de températures sont primordiales eu égard à l’enjeu économique qu’induit le confort thermique assuré : cave « Les Vignerons du Sieur d’Arques » à Limoux, soit un volume de 60 000m³ pour 13 millions de bouteilles à maintenir à 15°C.

L’objectif de la simulation dynamique : obtenir une solution sécurisante et performante permettant de garantir un résultat aéraulique à votre client et de lui proposer la solution technique la plus optimisée.

Aéro Textile Concept (ATC) a développé REALISM, une offre de simulation numérique qui permet de modéliser les flux d’air et de simuler des phénomènes réels. Cette offre proposée par ATC est conçue et développée prioritairement pour les Bureaux d’études et les installateurs en froid et conditionnement d’air.

ATC a mis en application la simulation numérique en avant projet pour du stockage de bouteilles de Blanquette de Limoux. La problématique du client était de maîtriser la température au niveau des palox contenant les bouteilles, alors que le taux de brassage dans le volume n’était que de 1.

La simulation numérique est un atout majeur qui permet :

• De valider, en avant projet, le résultat aéraulique final d’une installation, dans le cas d’applications complexes (process, locaux de grande hauteur…)
• Une analyse des performances d’un réseau aéraulique bien plus précise et pointue que des essais physiques en recréant parfaitement les conditions d’ambiance du local.

Un exemple d’application :

Dans le cas de la cave « Les Vignerons du Sieur d’Arques » à Limoux (www.sieurdarques.com), ATC a participé au projet en réalisant :

• La simulation numérique pour valider, en avant projet, le résultat aéraulique final d’une installation
• Le réseau de diffusion en gaines textiles AIRNEOPRO pour les deux salles dont la capacité de stockage est de 13 millions de bouteilles.

Les exigences du bureau d’études étaient principalement :

• De maintenir le produit à 15°C
• D’éviter de souffler directement sur les produits
• De conserver au maximum l’espace de stockage

La prestation d’ATC s’est déroulée en 3 temps :

Etape 1 : une simulation numérique pour valider la faisabilité du projet.

La mise en œuvre de ce type de calcul se déroule en plusieurs temps : la première étape consiste en la modélisation 3D de l’ensemble du volume à étudier (logiciel de CAO).

A ce domaine défini est ensuite appliquée toute une série de paramètres d’entrée. Une fois le modèle maillé (c’est-à-dire divisé en petits éléments), le calcul peut être lancé. L’étape suivante est l’analyse des résultats. Il est alors pertinent de pouvoir cartographier les températures, ou d’analyser le champ des vitesses.

L’utilisation d’un logiciel de CFD (Computational Fluid Dynamics) permet de mieux appréhender le comportement d’un fluide dans un espace défini en fonction de différentes données.
Ce traitement informatique des équations complexes de la mécanique des fluides et de la thermique repose sur la mise en œuvre de modèles théoriques et utilise la méthode des éléments finis (MEF).

Cartographie des températures (vue en coupe de l’une des niches de la cave)





Cartographie des températures (vue en coupe de l’une des niches de la cave)






Trous d'induction

Etape 2 : la conception et la fabrication d’un réseau aéraulique en gaines textiles Airnéopro à haute induction qui s’intègre parfaitement à la configuration des locaux et qui répond aux contraintes de l’activité du client.

Vue 3D de l’un des réseaux

Détail d’un piquage sur le collecteur

Etape 3 : l’équilibrage du réseau pour la validation des pressions, des vitesses et des débits d’air.

Ces réseaux de gaines textiles de forme complexe sont raccordés sur deux centrales de traitement d’air débitant 30 000 m³/h chacune (pour une puissance de 75 kW).

La technologie mise en œuvre par ATC permet de maintenir une température de 15°C dans la cave garantissant ainsi de bonnes conditions au processus de fermentation du vin.

Chaque réseau est constitué d’un collecteur étanche d’une longueur de 100 m, sur lequel sont « piqués » 32 antennes de 20 m de long. Ce sont ces diffuseurs à haute induction qui assurent l’homogénéité en température dans un espace de
60 000 m³.

Réalisation ATC suite à une simulation dynamique REALISM
dès l’avant projet Caves « Les Vignerons du Sieur d’Arques » à Limoux (www.sieurdarques.com)