La simulation thermique dynamique
Les règlementations thermiques successives poussent l’ensemble de la profession dans le bon sens pour le renforcement de l’isolation et l’amélioration de l’enveloppe globale du bâtiment. Associé à une réflexion bioclimatique nous veillons aussi à maximiser les apports solaires passifs. La conséquence est un confort « d’hiver » grandement amélioré par l’élimination des parois froides, un air plus sain avec une ventilation performante et bien sur, des dépenses énergétiques et des rejets de CO2 en nette baisse.
Dans le cadre d’un travail plus précis, la réflexion doit maintenant s’approfondir sur la gestion du confort d’été. Dès l’esquisse ou au plus tard en APS, il s’agit en effet d’identifier les moments de la journée, à certaines périodes de l’année, ou l’inconfort dû à la chaleur peut apparaître. Au final nous préconisons une ou plusieurs solutions en réfléchissant sur les paramètres ci-après :
- Les matériaux des parois en travaillant sur l’inertie
- Les isolants en tenant compte de leur pouvoir de déphasage
- Les surfaces vitrées et leurs types en fonction de l’orientation des parois
- Les protections solaires à inclure dans la construction comme les casquettes et les brise-soleil
- Les ombrages végétaux saisonniers
- Le choix du type de ventilation et l’optimisation de son pilotage avec notamment l’utilisation du « Free cooling »
- De l’ensemble des autres systèmes retenus.
- Des cycles d’usage du bâtiment et du nombre de personnes y résidant.
A cet instant, les outils de calculs réglementaires, qui sont statiques, arrivent à leurs limites. Il faut donc avoir recours à un outil de simulation thermique dynamique qui permet une vision prospective des solutions. On pourra, pour le même usage d’un bâtiment, comparer plusieurs matériaux, plusieurs épaisseurs de matériaux, taille et emplacements d’ouvertures, protections solaires etc…et ceci en ayant un éclairage précis du comportement du bâtiment, tout au long de l’année, heure par heure.
Cette étude aboutie permet, par exemple, de dimensionner finement un système de rafraîchissement non « naturel » en optimisant le bâti. Ceci va dans le sens de la RT 2012 mais aussi des constructions passives dans la recherche d’une diminution globale des consommations énergétiques.
Les dernières évolutions de ces outils permettent également de mesurer précisément l’éclairage naturel et ainsi d’optimiser l’implantation de l’éclairage artificiel.
Description du bâtiment
Description de toutes les parois en découpant couche par couche, de l’extérieur vers l’intérieur. L’ordre est très important dans la réalité et pour la simulation, alors que le calcul réglementaire RT l’ignore.
Description de toutes les ouvertures (vitrages, portes, portes-fenêtres, velux etc.)
Situation géographique du bâtiment :
- zone climatique
- altitude
- orientation
- exposition au vent
- masque solaire
Le tout basé sur les fichiers climatiques de la station météo la plus proche.
Les systèmes :
- Le chauffage, la ventilation, l’éclairage, l’ECS, les spécifiques, les solutions ENR
- les scénarii d’usages et d’occupation correspondants au type de bâtiment et à ses occupants.
Avec cela on détermine :
- les besoins de chauffage annuels de chaque pièce
- les puissances en kW à installer par pièce
- les températures de chaque pièce, heure par heure
- un calcul de confort ressenti plus précis que la Tic réglementaire (différence entre la température interne et externe, amplification de la température externe)
Ensuite en partant d’un scénario de base on peut décliner plusieurs solutions en modifiant les parois, les protections solaires ou les systèmes de chauffage et de ventilation.
C’est l’outil idéal si l’on veut optimiser sans chercher le « label ». Il permettra d’avoir un vrai jugement sur l’apport d’un poêle à bois par exemple, alors que le calcul RT le pénalisera.
Dernier point indispensable est le recul, l’expérience et le bon sens qui font interpréter la masse de données fournies.