Tirage thermique

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Le tirage thermique, ou effet cheminée, est le mouvement de l'air (dans les bâtiments, cheminées, conduites...) sous l'effet de la poussée d'Archimède.

Description[modifier | modifier le code]

Le tirage thermique a lieu lorsqu'une différence de température engendre une différence de densité de l'air entre l'entrée et la sortie du conduit. Cet effet est accentué par une plus grande hauteur de cheminée.

Le tirage thermique est assez largement connu du grand public sous la formule « l'air chaud monte ».

Modélisation[modifier | modifier le code]

Force motrice[modifier | modifier le code]

La différence de pression ΔP entre l'air au sommet et à la base peut être exprimé par l'équation suivante[1],[2] :

\Delta P =\; C\, p\; h\; \bigg(\frac {1}{T_o} - \frac {1}{T_i}\bigg)
où:  
ΔP = différence de pression, en Pa
C = 0.0342
p = pression atmosphérique, en Pa
h = hauteur ou distance, en m
To = température extérieure, en K
Ti = température intérieure, en K

Pour les bâtiments à un ou deux niveaux, h est la hauteur du bâtiment. Pour les bâtiments de grande hauteur à plusieurs niveaux, h est la distance des ouvertures situées au niveau de pression neutre (neutral pressure level, NPL) à une extrémité (soit le sommet, soit la base)[1].

Flux déplacé[modifier | modifier le code]

Le débit d'air déplacé par tirage thermique s'exprime par l'équation suivante[1],[2],[3] :

Q = C\; S\; \sqrt {2\;g\;h\;\frac{T_i - T_o}{T_i}}
où:  
Q = débit d'air déplacé par tirage thermique, /s
S = surface du flux,
C = coefficient de décharge (ordinairement de 0,65 à 0,70)
g = accélération de la pesanteur, 9,81 m/s²
h = hauteur ou distance, m
To = température extérieure, en K
Ti = température intérieure, en K

Implications[modifier | modifier le code]

Dans le bâtiment[modifier | modifier le code]

Les bâtiments n'étant jamais totalement étanches, le tirage thermique est toujours à l'origine d'infiltrations d'air.

Durant la saison de chauffe, l'air intérieur, plus chaud, s'élève dans le bâtiment et s'échappe en hauteur, par des fenêtres, des bouches de ventilation ou autre. En s'élevant, l'air créé une dépression au bas du bâtiment, ce qui fait pénétrer de l'air froid (appel d'air).

Durant la saison estivale, l'effet cheminée est inversé, mais généralement plus faible en raison de la plus faible différence de température entre l'intérieur et l'extérieur.

Dans les immeubles de grande hauteur modernes, qui possède une enveloppe relativement hermétique, la différence de pression entre le sommet et la base peut entraîner un effet cheminée significatif, qui doit être pris en considération au niveau de la conception. Les cages d'escalier ou d'ascenseurs tendent à accentuer le phénomène, alors que les cloisons intérieures, les planchers et les séparations incendie l'atténuent. En particulier, le tirage thermique peut accélérer la propagation des fumées en cas d'incendie.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Sources[modifier | modifier le code]

  1. a, b et c (en) Natural Ventilation Lecture 2
  2. a et b (en) Natural Ventilation Lecture 3
  3. (en) Natural Ventilation, Andy Walker, National Renewable Energy Laboratory (US Department of Energy)