MODÉLISATION NUMÉRIQUE DANS LE BÂTIMENT

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1 MODÉLISATION NUMÉRIQUE DANS LE BÂTIMENT Perrenoud, Pléiades et Design Builder Francesco Formica Grontmij BEFS

2 SOMMAIRE I. Périmètre II. Entrées : acquisition et temps de mise en œuvre III. Sorties : résultats et temps de calcul IV. Applications et limites V. Conclusion

3 I. PÉRIMÈTRE

4 I.1. Périmètre des logiciels Perrenoud Pléiades Design Builder Logiciel de calcul thermique règlementaire : RT 2012 RT Rénovation Plusieurs modules pour le dimensionnement : Déperditions (selon EN12831) Apports Logiciel de Simulation Thermique Dynamique Module RT 2012 Calcul d éclairement naturel (autonomie) Logiciel de Simulation Thermique Dynamique Calcul d éclairement naturel (autonomie, FLJ) Calcul de confort (CFD)

5 I.2. Périmètre des logiciels - Comparatif Perrenoud Pléiades Design Builder RT 2012 STD Déperditions / Apports Eclairement naturel CFD

6 II. ENTRÉES : ACQUISITION ET TEMPS DE MISE EN ŒUVRE

7 II.1. Perrenoud - Entrées Bâti Bibliothèque de matériaux, vitrages, linéiques (selon règles Th-U) Pas d interface graphique : métré ligne par ligne Scénarios d utilisation Scénarios conventionnels des règles Th-BCE : non modifiables par l utilisateur Equipements Saisie des équipements de CVC, ECS et éclairage avec précision (production, distribution, émission, régulation) La saisie se fait par valeurs (puissances, rendements), pas d interface graphique

8 II.1. Perrenoud - Saisie du bâti Métré ligne par ligne

9 II.1. Perrenoud - Saisie des équipements Arborescence des équipements et saisie par valeurs

10 II.2. Pléiades - Entrées Bâti Bibliothèque de matériaux, vitrages, linéiques Interface graphique 3D Alcyone avec saisie 2D Linéiques auto-calculés Scénarios d utilisation Scénarios personnalisables (consigne de température - ventilation - occupation - charges internes - occultation des baies etc ) Equipements Impossible d intégrer les équipements : le logiciel calcule des besoins liés à l enveloppe et au renouvellement d air uniquement, pas des consommations En cours de développement

11 II.2. Pléiades - Saisie du bâti Saisie 2D Rendu 3D

12 II.3. Design Builder - Entrées Bâti Bibliothèque de matériaux et vitrages très exhaustive Interface graphique 3D avec saisie 3D Scénarios d utilisation Scénarios personnalisables (consigne de température - ventilation - occupation - charges internes - occultation des baies etc ) Equipements Saisie des équipements de CVC, ECS et éclairage avec grande précision (production, distribution, émission, régulation) La saisie se fait par valeurs (puissances, rendements) et graphiquement (synoptiques interactifs)

13 II.3. Design Builder - Saisie du bâti Saisie 3D Rendu 3D

14 II.3. Design Builder - Saisie des équipements Détail des équipements Synoptique complet Zonage des équipements

15 II.4. Récapitulatif des entrées Perrenoud Pléiades Design Builder Avantages : Saisie rapide et détaillée Inconvénients : Rendu peu vendeur Modifications des métrés fastidieuses Scénarios non modifiables Avantages : Saisie intuitive en 2D à partir de fonds de plan Qualité du rendu Intégration aisée des masques proches et lointains Inconvénients : Impossibilité d intégrer les équipements Avantages : Saisie intuitive en 3D Grande qualité du rendu Possibilité de dessiner des géométries complexes en détail Saisie des équipements très détaillée Inconvénients : Temps de saisie plus long

16 III. SORTIES : RÉSULTATS ET TEMPS DE CALCUL

17 III.1. Perrenoud - Sorties Bilan thermique Déperditions : très détaillées (murs, vitrages, linéiques, ventilation) Apports : très détaillés (solaires, internes, occupation) Besoins Besoins conventionnels annuels et mensuels en chaud, froid, et éclairage Consos Consommations conventionnelles annuelles et mensuelles en chaud, froid, ECS, éclairage et auxiliaires Confort Tic : Température Intérieure Conventionnelle atteinte en été

18 III.1. Perrenoud - Sorties Répartition des déperditions Besoins mensuels en kwh/m 2 Consommations mensuelles en kwhep/m 2

19 III.2. Pléiades - Sorties Bilan thermique Déperditions : globales (total enveloppe + ventilation) Apports : détaillés (solaires, internes, occupation) Limitation à 40 zones thermiques Besoins Besoins annuels et mensuels en chaud et froid Accès au bilan thermique heure par heure sur toute l année Consos Non calculées par le logiciel Confort Accès aux températures opératives heure par heure sur toute l année Indicateurs de confort (diagramme de Brager)

20 III.2. Pléiades - Sorties Evolution des températures sur l année - plusieurs variantes Températures maximales et taux d inconfort - plusieurs variantes Appels de puissance sur la semaine

21 III.3. Design Builder - Sorties Bilan thermique Déperditions : très détaillées (murs, vitrages, ventilation) Apports : très détaillés (solaires, internes, occupation) Besoins Besoins annuels et mensuels en chaud et froid Accès au bilan thermique heure par heure sur toute l année Réduction du pas de temps jusqu à la minute Consos Consommations annuelles et mensuelles en chaud, froid, ECS, éclairage et auxiliaires Confort Accès aux températures d air, radiantes et opératives ainsi qu à l hygrométrie, heure par heure sur toute l année Indicateurs de confort (PMV )

22 III.3. Design Builder - Sorties Evolution des températures (air, radiante, opérative, extérieure) Evolution apports internes et solaires Diagramme de confort CFD répartition températures / vitesses d air

23 III.4. Récapitulatif des sorties Perrenoud Pléiades Design Builder Avantages : Temps de calcul très court Bilan thermique détaillé Inconvénients : Pas de résultats heure par heure Résultats conventionnels pas toujours adaptés à l usage réel du bâtiment Peu d indications sur le confort d été Avantages : Temps de calcul assez court Résultats heure par heure Outils pour le confort : température opérative, indicateurs Inconvénients : Aucune information directe sur les consommations Avantages : Résultats heure par heure, voire minute par minute Outils avancés pour le confort : hygrométrie, températures d air/radiante/opérative, possibilité de CFD Calcul des débits d air naturel Inconvénients : Temps de calcul long, voire très long

24 IV. APPLICATIONS ET LIMITES

25 IV.1. Applications et limites Perrenoud Pléiades Design Builder Etudes thermiques règlementaires neuf et existant (dépôt PC, certifications ) Etudes de faisabilité énergétique Calcul des déperditions et apports selon méthode classique (exe : calcul pièce par pièce) Audits énergétiques sur l enveloppe et la programmation du chauffage/rafraîchissement (horaires, consignes) Confort d été (températures opératives) : certification HQE Optimisation de la production : scénarios de relance Calcul d éclairement naturel Audits énergétiques sur l enveloppe et la programmation du chauffage/rafraîchissement (horaires, consignes) Audit sur les équipements Confort d été détaillé (hygrométrie, vitesses d air, répartition spatiale) Optimisation de la production : scénarios de relance Calcul d éclairement naturel (FLJ)

26 IV.2. Bâtiments «classiques» Logements - Rendu Pléiades Ecole - Rendu Design Builder classique Bureaux - Rendu Design Builder avec textures

27 IV.2. Bâtiments «classiques» Perrenoud Pléiades Design Builder Résultats Temps Résultats Temps Résultats Temps Saisie et rendu bâti Rendu métré 2-3 j max. Rendu 3D complet 2-3 j max. Rendu 3D complet + textures 2-3 j max. Saisie équipements Détaillée mais limitée aux systèmes RT 1 j En développement - Détaillée et quasiillimitée 1 à 3 j Bilan thermique Très détaillé qq sec Moyennement détaillé 40 zones max. qq min Très détaillé qq min Besoins / Consos Confort Besoins / Consos Ch-Fr-Ecl-ECS-Aux Annuels / Mensuels 2-3 min max. Tic Besoins Ch-Fr-Ecl Horaires Top Horaire qq min Besoins / Consos Ch-Fr-Ecl-ECS-Aux Horaires Tair / Trad / HR Horaire 5 min à 2 h + qq h si CFD Eclairement naturel - Autonomie Autonomie / FLJ

28 IV.3. Hall industriel Perspectives archi Rendu Pléiades

29 IV.3. Hall industriel Perrenoud Pléiades Design Builder Résultats Temps Résultats Temps Résultats Temps Saisie et rendu bâti Rendu métré 1 j Rendu 3D complet 1-2 j max. Rendu 3D complet + textures 1-2 j max. Saisie équipements Détaillée mais limitée aux systèmes RT 1 j En développement - Détaillée et quasiillimitée 1 à 2 j Bilan thermique Très détaillé qq sec Moyennement détaillé 40 zones max. qq min Très détaillé qq min Besoins / Consos Confort Eclairement naturel Besoins / Consos Ch-Fr-Ecl-ECS-Aux Annuels / Mensuels 2-3 min max. Tic Besoins Ch-Fr-Ecl Horaires Top Peu adapté aux grands volumes 2-3 min Besoins / Consos Ch-Fr-Ecl-ECS-Aux Horaires Tair / Trad / HR + répartition spatiale T et vitesse d air + calcul ventil. nat. - Autonomie Autonomie / FLJ qq min + qq h si CFD

30 IV.4. Médiathèque en zone tropicale Perspectives archi Rendu Design Builder

31 IV.4. Médiathèque en zone tropicale Perrenoud Pléiades Design Builder Résultats Temps Résultats Temps Résultats Temps Saisie et rendu bâti Rendu 3D complet + textures 3 j Saisie équipements Détaillée et quasiillimitée 2 j Bilan thermique Très détaillé qq min Besoins / Consos Etude impossible : limité aux bâtiments situés en France métropolitaine Etude non pertinente : hygrométrie non prise en compte Besoins / Consos Ch-Fr-Ecl-ECS-Aux Horaires Confort Tair / Trad / HR Horaires + répartition spatiale T et vitesse d air 3 h + qq h si CFD Eclairement naturel Autonomie / FLJ

32 IV.5. Piscines - Thermes Centre thermal - Perspective archi Centre aquatique - Perspectives archi Centre aquatique Rendu Design Builder Centre thermal Rendu Design Builder

33 IV.5. Piscines - Thermes Perrenoud Pléiades Design Builder Résultats Temps Résultats Temps Résultats Temps Saisie et rendu bâti Rendu métré 1 j Rendu 3D approximatif 1-2 j max. Rendu 3D complet + textures 3 j Saisie équipements Impossible - En développement - Détaillée et mais limitée 1 à 2 j Bilan thermique Très détaillé qq sec Moyennement détaillé 40 zones max. qq min Très détaillé qq min Besoins / Consos Confort Etude impossible : bâtiments non soumis à la RT, scénarios d utilisation inexistants - Impossible : hygrométrie non prise en compte Top Peu adapté aux grands volumes - qq min Impossible : traitement d eau et évaporation des bassins non pris en compte Tair / Trad + répartition spatiale T et vitesse d air : approximation possible - 2 h + qq h si CFD Eclairement naturel Autonomie Autonomie / FLJ

34 V. CONCLUSION

35 V. Conclusion Trois logiciels modulables aux fonctionnalités différentes et complémentaires La tendance est à une mutualisation des fonctionnalités en un seul logiciel Il existera toujours des limites tant que la recherche évoluera et que des nouvelles technologies verront le jour La modélisation reste un outil théorique, la réalité de l exploitation d un bâtiment est difficile à prévoir

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