Les outils de simulation. Myriam HUMBERT CETE Ouest

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1 Les outils de simulation Myriam HUMBERT CETE Ouest

2 Outils de simulation pour la GPE Objectif Ø Recommandations pour la mise en œuvre des calculs dans le cadre d une GPE ü Analyse qualitative des outils de simulation Dans quelle mesure les outils répondent aux besoins d une démarche de GPE? ü Test et qualification des modèles de calculs pour leur utilisation en GPE Dans quelle mesure peut-on garantir la consommation calculée?

3 Dans quelle mesure les outils répondent aux besoins d une démarche de GPE? Ø Sorties Quelles sont les grandeurs calculées et répondent-elles à la démarche GPE? type de consommation, autres grandeurs Ø Hypothèses de modélisation Sont-elles adaptées aux bâtiments de la typologie retenue, à l objectif de réduction de la consommation de facteur 4, aux enjeux d une réhabilitation? Ø Entrées Permettent-elles de saisir fidèlement les bâtiments de la typologie retenue? Des hypothèses physiques doivent-elle être saisies, quel est le niveau d'expertise attendu de l'utilisateur? Ø Les aides à la saisie ou à exploitation des résultats Une saisie graphique est-elle possible? Une analyse d'incertitude sur les données d entrées est-elle disponible?

4 Outils de simulation analysés Modèles thermiques ü Virtual environnement ü Climawin RT2005-RT existant ü Climawin RT 2012 ü Perf-nr-bat ü Pléiades-comfie en cours d'analyse ü Nepseo (logiciel interne) ü TRNSYS ü Wufi+ ü MEDIADEME ü Archiwizard Modèle d'éclairement ü Radiance ü Dialux ü Daysim

5 Synthèse qualitative sur les sorties Ø Grandeurs calculées nécessaires : Consommations, sur quels postes? Températures? Indices de confort? La garantie portera sur les consommations, postes à préciser à minima chauffage, ECS et éclairage d après la typologie d usage retenue La température peut être nécessaire pour la confrontation calcul/ mesure pour déterminer la cause des écarts Indices de confort thermique à retenir Ø Modèle de calcul thermique analysés ü à minima, tous calculent la consommation de chauffage ü Parfois ECS, éclairage (Radiance pour Archiwizard, soit via un modèle simplifié de consommation)

6 Synthèse qualitative sur les hypothèses de modélisation Différentes complexités selon l objectif Modèles monozones Modèles mul.zones Modèles zonaux Codes CFD Raffinement du maillage et des hypothèses Régime permanent Simplifica7on du modèle Régime dynamique D après Sihem Guernou.- Thèse 2008

7 Synthèse qualitative sur les hypothèses de modélisation Ø Niveaux de complexité différents selon les outils et les phénomènes modélisés ü Enveloppe : modélisation géométrique plus ou moins détaillée ü Systèmes : rendement global à modélisation fine des contrôles, ü Transferts aérauliques : débit forfaitaire en étanchéité, entre zone à modélisation dynamique en pression et température, ü Eclairage, hygrothermie, occupation, etc. Ø Un modèle peut être complexe sur un phénomène et moins sur d autres Ø Le choix des modèles dépend de la typologie du bâtiment en terme d usage, de nature de l enveloppe, et des types de systèmes mis en œuvre

8 Synthèse qualitative sur la saisie des entrées La précision des saisies est liées aux hypothèses de modélisation L occupation par nature probabiliste, elle ne peut être saisie en grande majorité de manière déterministe le climat soit saisi simplement avec des DJU en régime permanent ou avec des données climatiques horaires basées sur des statistiques l éclairement n est pas toujours pris en compte

9 Synthèse qualitative sur la saisie des entrées La précision des saisies est liées aux hypothèses de modélisation l enveloppe, géométrie et site Premier élement décrit car la base des calculs de besoin Point de vigilance: souvent pas de couplage avec un modèle de transferts hygrothermiques dans les parois, nécessaire dans les bâtiments anciens ou en cas de mise en oeuvre de certains matériaux (biosourcés) pour prévenir des désordres Importance de la modélisation de l inertie et des apports solaires (masques) pour des bâtiments (facteurs 4, bâtiment anciens)

10 Synthèse qualitative sur la saisie des entrées La précision des saisies est liées aux hypothèses de modélisation Les systèmes : simplifiée (rendement moyen) pour une partie importante des logiciels ; La gestion des systèmes : Dans l'existant, la gestion/ le contrôle peut être atypique; Souvent il n est pas possible de définir un module propre; Cela peut poser problème si le calibrage du modèle est effectué sur la consommation initiale,

11 Synthèse qualitative sur les fonctionnalités Les aides à la saisie ou à exploitation des résultats ü Saisie de la description géométrique souvent la plus longue, Saisie graphique pas toujours possible mais tend à se développer : Pléiades-comfie, Energy +, TRNSYS,... ü Les outils d analyses d'incertitude embarqués sont rares un recensement d'outils spécifiques est prévu d être réalisé

12 Test et qualification des modèles de calculs pour leur utilisation en GPE L objectif par rapport aux bancs d'essai existants de comparaison inter-logiciels est la confrontation des analyses de sensibilité à des mesures réelles, nécessité dans le cadre de la GPE Ø Enjeux de la démarche GPE : évaluer l incertitude de la consommation d énergie (ou de l économie d énergie) calculée Ø Établissement d un benchmark quantitatif basé sur des analyses de sensibilités sur un choix de logiciel de niveaux d expertise et complexité différents

13 Test et qualification des modèles de calculs pour leur utilisation en GPE Les sources d incertitudes d un outil de simulation Simplifications nécessaire à la saisie ü Gains internes, géométrie, etc. Caractéristiques des produits ü Issus de données (pas toujours) disponibles dans les catalogues, base de données Hypothèse du modèle sur le phénomène modélisé Méthode numérique de résolution

14 Test et qualification des modèles de calculs pour leur utilisation en GPE Méthode : Test d outils de simulation de niveau de complexité différents Perf-nr-bat, Nepseo Th-CE-ex ouvert, Virtual Environenment Pléiades-comfie TRNSYS IDA ICE Eclairage : Radiance

15 Test et qualification des modèles de calculs pour leur utilisation en GPE Méthode Deux études de cas disposant de consommation avant travaux et d un an de mesure (à minima) après travaux Propagation des incertitudes dues aux données d entrées ü Sur la consommation avant travaux : influence sur le calibrage du modèle ü Sur la consommation prévisonnelle : robustesse face aux données d entrée incertaines comme l occupation / la météo ü Sur la consommation après travaux : possibilité d identifier la cause des écarts avec incertitudes liées au recueil de l état intial avec incertitudes de conception + météo / occupation standard avec incertitudes de réception + météo/ occupation suivie Utilisation des résultats pour le benchmark