Cette thèse porte sur la ventilation par mélange à haute induction pour le bâtiment au moyen de diffuseurs d’air innovants munis de promoteurs de tourbillons. Il s’agit d’inserts lobés, introduits au sein de diffuseurs d’air commerciaux, sans en modifier le processus de fabrication. L’innovation est née de travaux antérieurs et a fait récemment l’objet d’un brevet européen. Sa mise en situation à l’échelle 1 en conditions typiques de chauffage et de climatisation, constitue l’objectif premier des présents travaux. Par une démarche expérimentale, l’impact des inserts lobés sur la topologie de l’écoulement moteur, sur le confort thermique induit en zone d’occupation d’une cellule climatique thermiquement gardée, et sur les pertes de charges et le bruit générés, sont évalués. Les écoulements moteurs sont analysés par PIV 2D2C grand champ, et le confort thermique est évalué en zone d’occupation à l'aide d’un ensemble de capteurs ponctuels de vitesse et de température et du modèle PMV/PPD de Fanger. Les résultats montrent que les inserts lobés introduits dans le diffuseur, favorisent le mélange du jet qui en est issu avec l’air ambiant à traiter. Le confort thermique en zone d’occupation est amélioré de façon significative, par rapport au cas de référence du même diffuseur sans inserts. L’impact des inserts sur l’acoustique et les pertes de charges n’est pas significatif, ce qui valide l’innovation pour son application immédiate dans le bâtiment. En dernière partie, nous avons comparé la performance des diffuseurs innovants munis d’inserts lobés au diffuseur vortex, présenté sur le marché de la diffusion de l’air comme étant doté d’une grande capacité de mélange, suite à la mise en rotation du jet à l’aide d’ailettes profilées. Les résultats ont montré que l’encastrement au plafond du diffuseur vortex préconisé par le fabricant, dont il résulte l’adhérence immédiate du jet par effet Coanda, inhibe le mouvement de rotation escomptée, et sa performance dans ces conditions est inférieure à celle du diffuseur à inserts lobés. Il résulte de ce constat, la nécessité d’une installation du diffuseur vortex sur conduite apparente pour que sa performance soit réelle ; cela est envisageable pour des locaux commerciaux ou industriels de grande hauteur sous plafond. Les diffuseurs lobés encastrés au plafond, dont on a ainsi démontré la performance, sont parfaitement adaptés aux espaces de bureaux ou d’habitations de faibles hauteurs sous-plafond, et répondent par conséquent au réel besoin de la haute induction dans ce type de locaux. / This thesis deals with high-induction mixing ventilation for buildings using innovative air diffusers equipped with vortex promoters. These are lobed inserts, introduced into commercial air diffusers, without modifying the manufacturing process. The innovation was born from previous work and has recently been the subject of an European patent. The first objective of the present work is to conduct full scale experiments under typical heating and air conditioning conditions. By an experimental approach, the impact of the lobed inserts on the airflow and jet pattern, on the thermal comfort induced in the occupied zone of a thermally guarded climate chamber, and on the pressure drop and the noise generation. Airflow pattern is analyzed by large scale PIV 2D2C, and thermal comfort is evaluated in the occupied zone using a set of temperature and speed sensors and Fanger's PMV / PPD model. The results show that the lobed inserts introduced into the diffusers enhance the mixing between the jet and ambient air whose to be treated. The thermal comfort in the occupied zone is significantly improved, compared to the reference case of the same diffuser without inserts. The impact of the inserts on the acoustics and the pressure drop is not significant, which validates the innovation for its immediate application in buildings. Finally, we compared the performance of innovative diffusers with lobed inserts to the vortex diffuser, presented in the air diffusion market as a high mixing diffuser, because of the rotation generated by profiled fins. The results showed that when the diffuser is flush mounted to the ceiling, which is recommended by the manufacturer, the immediate attachment of the jet due to the Coanda effect inhibits the expected rotational movement. Its performance under these conditions is lower to that of the diffuser with lobed inserts. It follows from this finding that the installation of the vortex diffuser on a free pipe is necessary for its best performance ; this can be performed for high ceiling commercial buildings or industrial buildings. Ceiling flush mounted diffusers with lobed inserts, which we have demonstrated their performance, are perfectly suited for office spaces or homes with low ceiling heights, and therefore meet the real need for high induction in this type of buildings.

La compréhension de la distribution de l'air intérieur accompagné du transfert couplé "chaleur-air-humidité" est essentielle à la conception des systèmes de ventilation des bâtiments. Parmi les méthodes de distribution d'air intérieur, la ventilation par mélange est l'une des plus couramment utilisées, dont la performance est déterminée par celle du jet d'air injecté. Au cours des dernières décennies, bien que de nombreuses recherches aient été menées sur les études des jets d'air, la majorité de ces études se sont concentrées sur une disposition symétrique des bouches de soufflage et d’extraction par rapport à la géométrie du local. En outre, les études traitant du transfert couplé "chaleur-air-humidité", qui inclut le phénomène de condensation sur la surface interne du local, sont encore limités dans la littérature. Ainsi, ce travail se concentre sur la problématique suivante : Quel est le comportement d'un jet d'air réaliste sous des effets d'interaction et comment caractériser de tels jets d'air ? Dans des conditions d'intérieur réalistes favorisant la condensation sur une surface froide, serait-il possible de quantifier le débit massique de condensation ? Les deux études sont expérimentées dans la cellule d’essais MINIBAT à l’échelle 1. La première partie consiste à caractériser un jet d'air turbulent au plafond dans une configuration d’écoulement intérieur réaliste. Les résultats expérimentaux montrent les effets d'interaction visibles des éléments architecturaux de la pièce sur le comportement du jet d'air tels que la déviation de la trajectoire du jet ainsi que la déformation des profils du jet. Les principales caractéristiques du jet, telles que le taux d’expansion, la décroissance de vitesse et de température, sont quantifiées. Une méthode graphique basée sur un indicateur de déformation est proposée pour quantifier la déformation des profils transversaux du jet.La deuxième partie de ce travail traite le phénomène de condensation sur une surface vitrée en reproduisant les conditions hivernales dans la cellule d’essais. L’apparition de la condensation et son mécanisme de croissance sont observés à l'aide d'une technique de macrophotographie. Le post-traitement de l'image permet d'estimer le débit de condensation. Les comparaisons entre les résultats expérimentaux et théoriques montrent un certain accord, ce qui pourrait valider la faisabilité des techniques d'imagerie dans les études de condensation à l’échelle 1. Des données expérimentales détaillées accompagnées de conditions aux limites bien connues issues de ce travail pourraient servir de test de benchmark pour la validation des modèles CFD, en particulier pour les configurations d’écoulement asymétrique, avec la présence de la condensation. / Understanding room air distribution with coupled heat-air-moisture transport is essential to the design of building ventilation systems. In the past decades, although numerous research have been undertaken on air jet studies, there are still some issues that deserve a consideration. In fact, the majority of these studies focused on a symmetric arrangement of supply and exhaust air outlets with respect the room geometry. Besides, studies dealing with room coupled heat-air-moisture transport, which includes the condensation phenomenon on the room inner surface, are generally lacking in the literature. Hence, this work focuses on the following problematic: What is the behavior of a realistic air jet under interaction effects and how to characterize such air jets? In realistic indoor conditions promoting condensation on cold surface, would we be able to quantify the condensate mass flow rate? The two studies are experimentally investigated in the full-scale MINIBAT controlled test cell. The first part consists in characterizing a ceiling turbulent air jet in a realistic indoor airflow configuration. The experimental results show visible interaction effects of the room architectural elements on the air jet behavior: they have deviated the jet trajectory as well as deformed the jet cross-sectional shape. The jet main characteristics such as the spread rate, the velocity and temperature decay are quantified. A graphical-based method is proposed to quantify the jet shape deformation using a so-called deformation indicator. The second part of this work treats the phenomenon of moisture condensation on a glazing surface by reproducing a winter condition within the test cell. The condensation appearance and its growth mechanism are observed using a macro-photography technique. The image post-processing enabled to estimate the condensation rate. Comparisons between experimental and theoretical results show some agreement, which could validate the feasibility of imaging techniques in full-scale condensation studies.Detailed experimental data accompanied by well-known boundary conditions from this work could serve as a benchmark test for CFD models validation, in particular for asymmetric airflow configurations, with the presence of the condensation phenomenon.