In [3]:
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline

Ordre de grandeur


In [4]:
S =  25.8e-2 * 43.7e-2  # m3
m = 3.2 # kg

# Masse surfacique :
rhoS = m/S
print( rhoS )


28.38238163659908

Convection

convection libre (air) h= 5 - 25 W/m2/K


In [5]:
k = 0.0262 # W/m/K, conductivité thermique
nu = 1.57e-5 #  m2·s−1 , viscosité cinématique air,
alpha = 2.22e-5 # m2·s−1, diffusivité thermique
Pr = 0.708 # Prandl

In [6]:
L = 4 # m, dimension caractéristique
U = 20e3/60/60 # m/s, vitesse caractéristique
print( U )


5.555555555555555

In [7]:
Re = U*L/nu # Reynolds,   turbulent si >3.10^5
print( Re )


1415428.1670205237

In [8]:
Reynolds = lambda u: u*L/nu

In [9]:
# Limite turbulence

v_lim = 3e5/L*nu
print( 'vitesse limite turbulence: %f m/s '% v_lim )


vitesse limite turbulence: 1.177500 m/s 

In [10]:
# Forcée, turbulent, Pr < 50  (cf. page 15)
h_FT = lambda u : k/L * 0.036 *  Reynolds(u)**(4/5) * Pr**(1/3) 

# Forcée laminaire
h_FL = lambda u : k/L * 0.664 * Reynolds(u)**(1/2) * Pr**(1/3)

In [11]:
u_span_T = np.linspace( 1.0, 15, 20 ) # m/sh_FT_span = h_FT( u_span )
u_span_L = np.linspace( 0, 1.7, 20 )

In [12]:
plt.figure( figsize=(10, 6) )
plt.plot( u_span_T, h_FT( u_span_T ), label='Forcée, turbulent' )
plt.plot( u_span_L, h_FL( u_span_L ), label='Forcée, laminaire' )
plt.plot( [0, 1.7], [5, 5], label='Naturelle, laminaire&turb.' )

# plt.plot( u_span_T, 6.5*u_span_T, label='Forcée, laMétéo-dec' )

plt.xlabel( 'vitesse vent m/s' )
plt.ylabel( 'h  W/m2/K' );
plt.legend();


Convection naturelle


In [13]:
theta = 37*np.pi/180

In [14]:
deltaT = 30
L = 4 # m

In [15]:
g = 9.81 #* np.cos(theta) #m/s-2
beta = 3e-3 # air, 20°C

In [16]:
Gr = g*beta*deltaT*L**3/nu**2
print('Grashof: %e'% Gr )
print('Rayleight: %e'% (Gr*Pr) )


Grashof: 2.292409e+11
Rayleight: 1.623026e+11

In [17]:
# Plaque horizontale chauffant vers le haut
h_NTh = k/L * 0.14*(Gr*Pr)**(1/3)
print( h_NTh )


# Vertical, turbulent (Mac Adams)
h_NTv = k/L * 0.13 * (Gr*Pr)**(1/3)

print( h_NTv )


5.002009169886503
4.6447228006088945

Si taille de tuile comme dim carac:


In [18]:
L = 20e-2 # m

In [19]:
Gr = g*beta*deltaT*L**3/nu**2
print('Grashof: %e'% Gr )
print('Rayleight: %e'% (Gr*Pr) )


Grashof: 2.865512e+07
Rayleight: 2.028782e+07

In [20]:
# limite de turbulence ...
# vertical :
h_NLv = k/L * 0.677* (Pr)**(1/2)/(0.95+Pr)**(1/4)*Gr**(1/4)

print( h_NLv )


# horizontale :
h_NLh = k/L * 0.54* (Pr*Gr)**(1/4)

print( h_NLh )


4.811505774877057
4.74759779703654

Isolation toiture

laine de verre
http://www.toutsurlisolation.com/Choisir-son-isolant/Les-isolants/Isolants-en-laine-minerale/Laine-de-verre

sigma = 0.030W/(m.k.) à 0.040W/(m.k)


In [21]:
ep = 20e-2 # m
k = 0.035 # W/m/K

S_plafond = 2*4.59*7.94  # m2 , surface toit

In [22]:
print( 'U_toit = %.3f W/K'%(ep*k*S_plafond) )


U_toit = 0.510 W/K

Flux velux et fenêtre


In [23]:
h_vitre = 2.8 # W/ (m2.K)

In [24]:
h_vitre = 2.8 # W/ (m2.K)

S_vitre = 0.6*0.8*2 + 1.2*0.8 + 0.3*0.72*4 + 0.25**2 # m2 
print('surface vitrée: %.2f m^2' % S_vitre )

print( '> U_vitre : %.3f W/K'%( h_vitre*S_vitre ) )


longueur_cadres = (0.6+0.8)*4 + (1.2+0.8)*2 + 2*(0.3+0.72)*4 + 4*0.25
print( 'longueur cadres: %.1f m' % longueur_cadres )

psi = 0.016
k_bois = 0.15 + psi #  
U_cadres = k_bois*longueur_cadres # W/K
print( '> U_cadres : %.3f W/K'%( U_cadres ) )

print(' ')
print( '> U_tot : %.3f W/K'%( U_cadres +  h_vitre*S_vitre ) )


surface vitrée: 2.85 m^2
> U_vitre : 7.970 W/K
longueur cadres: 18.8 m
> U_cadres : 3.114 W/K
 
> U_tot : 11.084 W/K

In [25]:
# pour du béton :
rhoCp = 1400e3 # J/m3/K
k = 1.75 # W/m/K

In [26]:
# Distance de pénetration dans les murs :
temps_carac = 60*60*12 # 12h

D = k/rhoCp # diffusivité
distance = np.sqrt( D*temps_carac  )

print( 'Longeur carac. diff. mur: %f cm' % (distance*100) )


Longeur carac. diff. mur: 23.237900 cm

In [27]:
surface_murs = 58 + 2*22.7

ep_utile = 0.08  # 8cm

M_mur = surface_murs*ep_utile*rhoCp

In [28]:
print( 'masse thermique murs: %.2e J/K'% M_mur )


masse thermique murs: 1.16e+07 J/K

In [31]:
h = 10
print( M_mur/h/60/60/24 )


13.403703703703703

Masse thermique air


In [32]:
Volume_appart = 22.7 * 7.94  # m3

In [33]:
# http://www.engineeringtoolbox.com/air-properties-d_156.html
rho_air = 1.2051 # kg/m3, 20°C
Cp_air = 0.005 * 1e3 # J/(kg K), 20°C

rhoCp_air = Cp_air*rho_air

In [34]:
print( 'masse air appart: %f kg'% (Volume_appart*rho_air) )


masse air appart: 217.204814 kg

In [35]:
M_air = Volume_appart*rho_air*Cp_air
print( 'masse thermique air appart: %f J/K'% M_air )


masse thermique air appart: 1086.024069 J/K

Taux de renouvelement


In [ ]:
A = 1.2*0.3  # m2
v = 0.5 # m/s

In [ ]:
taux = ( A*v ) /  Volume_appart

print( taux*60*60 )

In [ ]:
q_min = 34 # m3/min  +- 10%

q_min = q_min - 0.1*q_min

In [ ]:
taux = (q_min*60)/  Volume_appart

In [ ]:
print( taux )

In [ ]:
taux = 10 # Volume / heure
U_aeration = q_min *60*60 * rhoCp_air

print( 'U_ventilateur: %f W/K' % U_aeration  )

Aération naturelle


In [ ]:
# http://www.ecro.fr/fr/principes-solutions/principes/taux-de-brassage-renouvellement.html

taux = 2 # V/h

In [ ]:
Volume_appart = 22.7 * 7.94  # m3
U_aeration = taux *Volume_appart  /60/60 * rhoCp_air

In [ ]:
print( 'U aération nat: %f W/K' % U_aeration  )

In [ ]:


In [ ]:
12/2.3

In [ ]:
3.5*5

In [ ]: