Le phénomène de traversant et ses conséquences

RÉSUMÉ
Après un rappel du contexte, nous décrivons de façon générale le phénomène de traversant et ses
impacts sur les consommations de chauffage ainsi que sur les ambiances intérieures des
bâtiments.
Ensuite, nous étudions de façon numérique sur un cas donné l’apparition du traversant. Après
une description du modèle employé et du cas traité, des résultats concernant les débits au travers
des entrées d’air et dans plusieurs configurations de vitesses de vent et de modules d’entrées
d’air sont exposés. Quelques enseignements sur les paramètres favorisant l’apparition du
traversant et les façons de le combattre en sont tirées.
Mots-clés: Ventilation ; Traversant ; Consommations de chauffage ; Ambiances intérieures ;
Simulation numérique
NOMENCLATURE
Symboles utilisés
P : pression (Pa)
D : débit massique (kg.s-1)
Q : débit volumique (m3.h-1)
H : capacité calorifique de l’air (J.kg-1.K-1)
T : température (K)
V : vitesse du vent (m.s-1)
C : coefficient correcteur adimensionnel
k, a : coefficients adimensionnels
h : hauteur par rapport au sol (m)
M1, M2 : module des entrées d’air
respectivement au vent et sous le vent
(m3.h-1 sous 20 Pa)
Indices/Exposants
° : relatif à la vitesse du vent
mesurée à une hauteur de 10
m
r : relatif (avec comme
référence la pression
atmosphérique)
p : relatif à la pression
d : relatif à la pression
dynamique du vent
v : relatif à la vitesse du vent

INTRODUCTION
Le système de ventilation par balayage est reconnu comme ayant une efficacité énergétique
meilleure que celle d’une ventilation par pièces. L’air est admis dans les pièces sèches ou pièces
de vie (chambres, séjours…) et transite jusque dans les pièces humides ou de service (cuisines,
sanitaires, buanderies…) où il est extrait.
Figure 1 : ventilation par balayage
On dit qu’il y a ventilation traversante, ou simplement traversant, lorsque de l’air circule en sens
inverse (sortant) par les orifices d’entrée d’air. Le traversant est un phénomène que l’on souhaite
éviter pour plusieurs raisons, notamment :
 il provoque des consommations énergétiques de chauffage supplémentaires
 il peut provoquer une sous-ventilation des pièces dont le sens du flux de ventilation
est inversé
Grâce à des simulations numériques de débits de ventilation, nous étudierons les conditions
générant un traversant, l’influence des entrées d’air sur l’apparition et l’amplitude de ce
traversant, et les désordres occasionnés. Nous tenterons également d’ébaucher des solutions pour
lutter contre ce phénomène.
LE PHENOMENE DE TRAVERSANT ET SES CONSEQUENCES
DESCRIPTION DU PHENOMENE
Il y a traversant lorsque la façade sous le vent du bâtiment considéré est mise en dépression de
façon suffisamment importante pour inverser le sens du flux de ventilation. La vitesse du vent est
donc un facteur déterminant de la mise en traversant d’un local ; c’est pourquoi les bâtiments de
hauteur importante sont concernés au premier chef par le problème de traversant.
La pression relative sur une paroi s’écrit en effet.
dpr PCP 
(1)
Sur la façade sous le vent Cp est négatif, sur la façade au vent il est positif. Le local est lui-même
mis en dépression par le système d’extraction ; il y a traversant dès que la dépression sur la paroi
est supérieure à celle du local.

LES CONSEQUENCES DU TRAVERSANT
Elles sont de plusieurs natures :
*Surconsommation de chauffage
La puissance de chauffage nécessaire pour compenser les déperditions énergétiques dues à la
ventilation est donnée par la formule :
P=DH T (2)
Elle est donc proportionnelle au débit de ventilation transitant dans le logement, tous paramètres
égaux par ailleurs.
Lorsqu’on sait que compte tenu des progrès réalisés sur l’isolation des bâtiments modernes, la
ventilation est responsable de consommations énergétiques de l’ordre de 30% des besoins totaux
en chauffage, on se rend compte de l’impact énergétique que peut avoir le phénomène sur une
année ;
* Sur-ventilation de la façade exposée au vent, d’où un risque d’inconfort thermique ;
* Sous-ventilation de la façade sous le vent (en dépression) pouvant provoquer des
problèmes de qualité d’air.
On a donc une incidence défavorable sur plusieurs des critères d’ambiance intérieure décrits par
Collard [1].
LE MODELE UTILISE
Plusieurs niveaux de simulation sont possibles pour la ventilation d’un bâtiment, (cf. Wurtz [2]).
Dans le modèle employé ici, on s’en tient à une simulation de débits au niveau d’orifices
séparant les locaux, de façon analogue à la procédure de codes de calcul comme COMIS [3] ou
le code « GAINE » du CSTB [4]. Le code SimVent, dont l’algorithme est décrit figure 2 permet,
à partir de la définition géométrique du bâtiment, de la définition de son système de ventilation,
et de la définition de grandeurs météorologiques, de déterminer l’ensemble des débits entrants et
sortants des différents locaux. SimVent est basé sur une discrétisation en nœuds de pression, la
pression intérieure de chaque local étant utilisée comme variable de calcul, le critère de
convergence étant l’équilibre des débits massiques dans chaque local (régime permanent).
La vitesse du vent est corrigée en fonction de la hauteur par la formule de l’AIVC [5] :
v
CVV 
(3)
)( a
vhkC 
(4)
En environnement urbain, les valeurs des paramètres a et k sont a=0,25 et k=0,56

Saisie des données
Calcul des pressions sur
les différentes façades
Calcul du tirage thermique
Hypothèse sur la
pression intérieure
des différents appartements
Calcul des pertes de charge
avec les débits de
l ’itération k-1
Calcul desDP sur les différents
orifices (BE, EA, fuites)
Vérification du bilan
des débits massiques
Solution convergée?
Pi=Pi+-DP
Affichage des résultats
Pour l ’étage
0 à n
non
Calcul des pressions sur
les différentes façades
non
oui
oui
Figure 2 : Algorithme de fonctionnement de SimVent
LES SIMULATIONS : CONDITIONS ET PARAMETRES
On se place dans le cas d’un immeuble de 6 niveaux (R+5) constitué d’une pile d’appartements
identiques desservis par deux conduits collectifs de ventilation , en double exposition (une façade
au vent, une sous le vent).
La ventilation se fait par un système hybride dit « naturel assisté » : elle est basée sur la
dépression créée naturellement en tête de conduit par le tirage thermique et la dépression due au
vent, avec une assistance mécanique fournissant un complément de dépression en cas
d’insuffisance de ces forces naturelles.
Le traversant ayant lieu sous l’effet d’un vent important, l’assistance mécanique n’est alors pas
nécessaire : le fonctionnement se fait dans les simulations suivantes uniquement par tirage
naturel.
Les entrées d’air sont fixes, avec une courbe débit/pression du type :
PkQ 
(5)
Les bouches d’extraction sont des bouches autoréglables à partir de 10 Pascals supposées idéales
(caractéristique en loi racine jusqu’à 10 Pa, débit constant au-delà).
On s’intéressera particulièrement à l’influence des caractéristiques des entrées d’air sur
l’apparition du traversant.

RESULTATS ET ANALYSES
Caractéristiques générales : les bouches d’extraction ont des modules respectifs de 90 et 30
(débit en m3/h sous une différence de pression de 10 Pa)
Sur l’ensemble des graphes suivants, la vitesse du vent est celle mesurée à une hauteur de 10 m
Dans le premier exemple on prend des modules d’entrée d’air M1=90 et M2=90
Figure 3 : Débits en fonction du vent
Le logement situé au 5ème étage est en traversant pour des occurrences de vent assez fréquentes (à
partir de 7 m/s de vent mesuré environ, soit un vent corrigé de 8 m/s). L’apparition du traversant
au rez-de-chaussée est moins fréquente, ce qui était prévisible au vu de la formule de correction
du vent, mais elle n’est pas exceptionnelle (à partir de 13 m/s de vent mesuré environ, soit un
vent corrigé de 9 m/s). Il faut de plus garder à l’esprit que la sous-ventilation des pièces donnant
sur la façade sous le vent intervient avant la mise en traversant proprement dit. Dans le cas du
cinquième étage par exemple, elle a lieu à partir d’un vent de 5 m/s environ.
La figure 4, correspondant à des simulations dans la même configuration matérielle et pour une
vitesse de vent de 8 m/sec met en évidence que, lorsque l’on rencontre des problèmes de
traversant au(x) dernier(s) étages, on a fréquemment des problèmes de sous-ventilation aux
étages intermédiaires ainsi qu’à ceux concernés par le traversant proprement dit.
Figure 4 : débit en fonction de l’étage
On constate un problème de sous-ventilation des pièces donnant sur la façade sous le vent pour
tous les étages, et particulièrement marqué pour les étages 2 à 5. Ce problème étant constaté sur
une large plage de vitesse de vent (particulièrement aux étages supérieurs), on peut craindre une
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
0 5 10 15 20
vitesse du vent (m/sec)
débit (m3/heure)
5ème étage au vent
5ème étage sous le
vent
RC au vent
RC sous le vent
-20
-10
0
10
20
30
40
50
0 2 4 6
Etage
Débit (m3/h)
Débit au travers de
l'entrée d'air sous le
vent