Présentation d AMOES

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1 "La STD, un outil au service de la performance énergétique des bâtiments" Le bon usage de la STD Vincent COSTE, Ingénieur AMOES Présentation d AMOES 1

2 Plan de la présentation I. Qu est-ce qu une STD? III. Les différents logiciels de STD IV. Comment bien conduire une STD? V. Quelques retours d expérience I. Qu est-ce qu une STD? Simulation Thermique + Dynamique C est un outils de conception permettant de juger le comportement d un bâtiment en simulant sur une année les phénomènes thermiques auxquels il est soumis Se rapproche de la physique du bâtiment 2

3 I. Qu est-ce qu une STD? Calculs thermiques effectués au pas horaire BILANS THERMIQUES SIMPLIFIES I. Qu est-ce qu une STD? Découpage du bâtiment en zones thermiquement homogènes «Zonage» Etape fondamentale qui détermine la précision de la simulation et demande un pressenti du comportement du bâtiment Pour effectuer le zonage, on tient compte : o Des différentes orientations (orientations masquées ou orientation plein Sud) o Des différentes utilisations des pièces (pièces de vie, salles d eau ) 3

4 I. Qu est-ce qu une STD? Hypothèses de modélisation Hypothèses sur l enveloppe thermique du bâtiment - Surfaces et volumétries - Compositions des parois - Natures des matériaux - Natures des ponts thermiques - Natures des menuiseries - Niveau d étanchéité à l air - Types de ventilation, de chauffage I. Qu est-ce qu une STD? Hypothèses de modélisation Hypothèses sur l environnement du bâtiment - Fichier météo - Ensoleillement (masques, orientations ) Hypothèses sur l occupation : - scénarios diverses - apports internes humains et liés aux équipements 4

5 La réalisation de bâtiments à faible consommation d énergie doit être accompagné d un outil puissant d aide à la conception La performance énergétique demande une grande précision dans la conception STD Aide à la décision En quoi la STD est un outil de conception? Comprendre et prédire le comportement thermique du bâtiment: déterminer les consommations de chauffage étudier le confort d été Trouver les scénarios permettant d optimiser l enveloppe thermique du bâtiment et les équipements énergétiques 5

6 Les avantages de la STD Permet de prendre en compte l inertie du bâtiment de manière dynamique (déphasage des restitutions de chaleur) Permet de parfaitement intégrer les apports solaires et les apports internes Les avantages de la STD Permet d aider aux dimensionnements des équipements techniques: installations de chauffage, de rafraîchissement. Permet d étudier finement le comportement des équipements techniques surtout quand leurs performances dépendent des conditions météo. 6

7 Le bilan sur le rôle de la STD L objectif principal de la STD n est pas de valider les performances d un bâtiment. La STD fonctionne bien en «études relatives» L objectif principal est de faire évoluer le projet très en amont dans sa conception pour qu il soit très performant, avec des arguments chiffrés. Le bilan sur le rôle de la STD Exemples d arguments chiffrés. «En rajoutant 5cm d isolant, les besoins de chauffage sont divisés par 2» «En atteignant une étanchéité à l air performante, on réduit de 25% nos besoins de chauffage» «En mettant en place une surventilation nocturne naturelle, on abaisse la température moyenne de 2 C» 7

8 Traiter les ponts thermiques Modifier les orientations Modifier les surfaces vitrées Etudes paramétriques Faire varier les niveaux d isolant Améliorer l étanchéité à l air Configuration de base Ajouter de l inertie Ajouter des débords de toiture Améliorer les occultations solaires Ventiler la nuit en été Faire varier les apports internes Exemples de résultats de STD Bilan thermique sur la période de chauffage Bilan énergétique du bâtiment sur la surface chauffée durant la période de chauffage Besoins Chauffage Apports internes Apports solaires Total [kwh/an] Total rapporté à la surface [kwh/m².an] Pertes Parois Pertes Ventilation Pertes Infiltrations

9 Tracé de la température en période estivale Analyse du confort d été et études paramétriques 36 Comportement thermique de la zone la plus défavorisée en été Base: occultations intérieures (60%), pas de surventilation Occultations extérieures (60%) Occultations extérieures (60%) et surventilation nocturne (1.5 vol/h) 34 Températures ( C) Nombre d'heures pour lesquelles la température est supérieure à la température indiquée 9

10 Etudes du confort sur diagramme psychrométrique Images 3D et vidéo pour représenter les variations de températures 10

11 III. Quels sont les différents logiciels? III. Quels sont les différents logiciels? Comfie - Pléiade Leader sur le marché français, bien adapté au simulations «classiques» (besoins de chauffage, confort d été) Permet de faire des STD assez rapidement Intègre un moteur de calcul Th-BCE (Calcul RT 2012) Intègre un outil pour estimer l énergie grise du bâtiment Limité dans les applications et utilisations Assez fermé 11

12 III. Quels sont les différents logiciels? TRNSYS Logiciel international, programmation en open source Plutôt destiné à la R&D, pour études spécifiques (piscines, équipements techniques (solaire thermique )) Approche très scientifique Grande flexibilité d utilisation Interface peu intuitive Travail plus long et plus laborieux III. Quels sont les différents logiciels? - Design Builder: prise en main assez facile, mais logiciel très fermé - Virtual Environnement: très complet bien adapté aux études énergétiques complète, beaucoup de modules - ESP-r: logiciel gratuit et assez complet - TAS: logiciel assez flexible mais limité dans la modélisation des équipements 12

13 IV. Comment bien conduire une STD? ( pour que la STD ait un réel impact énergétique sur le projet) A quel moment la STD doit être réalisée? Le plus tôt possible : 1 er version en Esquisse-APS La modélisation est mise à jour et affinée jusqu à la phase PRO IV. Comment bien conduire une STD? Prévoir un cahier des charges de la STD détaillé : Définir des hypothèses de modélisation détaillé Demander des études paramétriques: sur les niveaux et procédés d isolation sur les surface vitrées sur les niveaux d étanchéité à l air sur les températures de consignes 13

14 IV. Comment bien conduire une STD? Eviter à tout prix un rapport rempli de tableaux incompréhensibles avec une phrase de conclusion Demander une synthèse avec des conclusions adressées : - au maître d ouvrage - à l architecte - au bureau d étude fluides IV. Comment bien conduire une STD? Qui doit réaliser la STD? Pour un projet classique, une STD menée par un membre à part entière de la maîtrise d œuvre est un plus! (par exemple le BET fluides/thermique) Tous les acteurs du projet doivent s impliquer dans la STD (aller-retour nécessaires) 14

15 IV. Comment bien conduire une STD? Vérification des résultats Se méfier du côté «MAGIQUE» de la simulation. Ce n est pas un jeu vidéo!!! La grande difficulté de la simulation n est pas d obtenir des résultats mais de les interpréter V. Quelques retours d expériences Malheureusement pour certains projets, la STD est présentée uniquement comme une caution énergétique Ce n est pas son rôle premier C est dommage car tout le potentiel de l outils n est pas utilisé La STD est un investissement important, c est donc un gâchis de ne pas l exploiter au maximum 15

16 V. Quelques retours d expériences L analyse d une STD est parfois très compliquée: C est le cas lorsque: Les hypothèses de modélisations sont flous Les études paramétriques sont inexistantes ou pas suffisantes Aucune interprétation des résultats n est faite par le simulateur V. Quelques retours d expériences Le projet se passe bien lorsque : Les aller-retour sont nombreux et efficaces entre le «simulateur», l architecte et la maîtrise d ouvrage Lorsque l étude dynamique est utilisée tout le long du projet (de l APS au PRO) Lorsque le simulateur a le temps de faire correctement son travail 16

17 V. Quelques retours d expériences Projet de 13 maisons BBC St Brice avec l Effort Rémois : Puissance déperditive: 2 kw (25W/m²) Systèmes de chauffage individuels Locatif Pas de réseau de chaleur Pas de gaz Comment assurer un besoin de chauffage si faible en utilisant un système correctement dimensionné? Système pressenti : Chauffage par air soufflé en utilisant une pompe à chaleur air/air sur l air extrait d une ventilation double-flux Echangeur ε=60% Extérieur Q EVAP Q ECHAN Intérieur Q COND T MAX =52 C Système convaincant car: Pas d intervention du locataire Pas de réseau de chauffage Puissance de chauffage adéquate W ELEC 17

18 Rôle de la simulation dynamique: Dimensionnement physique du système Analyse du comportement du système Besoins de chaleur initiaux Besoins de chaleur avec le système étudié 15 kwh/m².an 20 kwh/m².an Consommation de la PAC Consommation de l appoint/régulation Consommation du convecteur de la salle de bain Consommation totale pour le chauffage 17 kwhep/m².an 9 kwhep/m².an 9 kwhep/m².an 35 kwhep/m².an Conclusion sur le choix du système Le système pressenti occasionnerait des consommations de chauffage de 35 kwhep/m².an (à peine mieux que de simples convecteurs électriques: 40 kwhep/m².an) Ces consommations importantes ne permettraient pas d atteindre les objectifs énergétiques Le système de chauffage retenu est un poêle à granulés automatique à haut rendement (>90%) 18

19 Merci de votre attention! 31, rue Bapst Asnières sur Seine