Étude de cas - ONF

La simulation thermique dynamique dans le domaine du bâtiment est un outil qui permet de prédire le comportement thermique d'un bâtiment.

Un grand nombre de facteurs va être pris en compte lors d'une simulation, les principaux étant : la météo locale du projet, la composition des parois et ouvrants, leur orientation, leur surface, les protections solaires, les systèmes de génie climatique (chauffage, ventilation, climatisation…), les différents scénarios de la vie du projet (occupation, apports internes, éclairage…)

Concernant les données météo, le logiciel METEONORM permet de générer des fichiers de données, au format compatible avec TRNSYS, prenant en compte les données des stations météorologiques les plus proches (par triangulation) mais aussi les particularités géographiques du site (altitude, versant montagneux…). Il génère des fichiers basés sur des moyennes trentenaires ou, au choix, sur des données extrêmes.

A partir de toutes ces données, le logiciel va être capable de calculer un grand nombre de variables parmi lesquels on peut notamment citer : la température extérieure par zone, indicateurs de confort tels que PMV et PPD (indices de FANGER), les besoins en chauffage, rafraîchissement/climatisation et les consommations des équipements de génie climatique pour peu qu'ils soient modélisés.

Les simulations peuvent se faire sur une période de temps d'une année (ou moins au choix) avec un pas de temps variable (couramment l'heure).

En tant qu'outil prédictif du comportement thermique des bâtiments, TRNSYS permet d'optimiser la conception d'un projet afin de viser des objectifs ambitieux de performances énergétiques (Label Effinergie, labels BBC (Bâtiment Basse Consommation), label HPE ENR 2005, label THPE ENR 2005 relatifs à l'arrêté du 8 mai 2007…) et de réduire, voire de se passer d'équipement de rafraîchissement/climatisation, ce que ne permettent pas les outils de calculs réglementaires RT 2005.

1) CONCEPT

Problématique :

L'objet de cette étude va être de déterminer si le bâtiment s'inscrit dans la démarche HQE du point de vue de la consommation de chauffage et du confort d'été.

Les critères fixés par le maître d'ouvrage sont de ne pas dépasser les 50kWh/m²/an en besoin de chauffage et que le bâtiment ne doit pas voir sa température intérieur passer au dessus des 27°C pendant plus de 50 heures par an.

		Chauffage		Ventilation
Cas	Description	T° consigne	T° réduit	Débit	Scénario	Besoins de chauffage (kWh/m2/an)
H0	Fonctionnement selon scénario indiqué	20°C	16°C	0,25	Hygiénique	46,7
H1	H0 + double flux et récupérateur d'énergie	20°C	16°C	0,25	Hygiénique	40,8
H2	H1 + puits	20°C	16°C	0,25	Hygiénique	40,2
H3	H1 + réduction de la consigne à 12°C	20°C	12°C	0,25	Hygiénique	30,6

Conclusion :
La performance thermique de l'enveloppe est importante et l'association d'un échangeur de chaleur sur l'air extrait et d'un réduit de température hors occupation à 12°C permet d'obtenir un besoin de chauffage de 30 kWh/m².an, soit un résultat meilleur de 40% par rapport à l'objectif voir le cas H3
L'objectif de confort d'été ne peut être atteint qu'à condition de mettre en œuvre une surventilation permanente d'au moins 1 vol/h associé à un puits canadien.

2) BATI

		Ventilation
Cas	Inertie	Débit	Scénario	Puits	H ou T>2 °C
AVANT	moyenne	0,25 v/h	0,25 v/h en occupation et 0,05 autrement	non	654 h
APRÈS	lourde	1,00 v/h	Surventilation constante	oui	40 h