Simulation thermique dynamique (STD)
La Simulation Thermique Dynamique permet de modéliser le comportement énergétique d’un bâtiment en conditions réelles, en analysant l’évolution des températures ou des consommations.
Qu’est-ce que la simulation thermique dynamique ?
La simulation thermique dynamique (STD) est une technique de modélisation numérique avancée qui permet d’étudier le comportement thermique d’un bâtiment en fonction de multiples paramètres.
En s’appuyant sur ces simulations et sur des calculs précis, les logiciels d’audit énergétique identifient les principales sources de pertes énergétiques et proposent des solutions pour améliorer la performance globale du bâtiment.
Ils produisent également des rapports conformes aux exigences réglementaires, facilitant ainsi la préparation et la mise en œuvre de travaux destinés à réduire la consommation d’énergie et les coûts associés.
Quels sont les objectifs de la simulation thermique dynamique ?
Cas 1
Construction neuve
Cas 1
La STD permet de concevoir des bâtiments à la fois confortables et sobres en énergie, en offrant :
Un dimensionnement des installations énergétiques
Une analyse du confort thermique en période estivale comme hivernale
Une planification énergétique conforme aux cadres légaux actuels, comme le décret tertiaire
Cas 2
Rénovation énergétique
Cas 2
La STD mesure l’effet des travaux envisagés sur la performance énergétique d’un bâtiment.
Elle commence par évaluer l’état actuel du bâti, puis modélise différents scénarios de rénovation afin de comparer leurs coûts, les économies d’énergie ou autres.
Ainsi, la STD facilite le choix et la hiérarchisation des interventions les plus adaptées.
Pourquoi réaliser une simulation thermique dynamique
La simulation thermique dynamique est pertinente dès la phase de conception, afin de vérifier l’atteinte des objectifs de performance énergétique ou de comparer différentes solutions techniques lors d’un projet de rénovation.
Elle permet notamment de :
- Définir la puissance des systèmes de production de chaleur
- Anticiper les économies avant d'engager des travaux
- Évaluer l'influence de l'environnement sur le bâtiment
- Garantir le confort thermique et hygrométrique
Les différences entre la STD et la simulation thermique statique
Simulation thermique dynamique (STD)
Principe
Intègre les variations temporelles liées aussi bien aux conditions extérieures qu’aux apports internes, offrant une vision complète et réaliste.
Avantage
Le STD est plus fiable et précise que la STS, notamment pour évaluer les besoins en chauffage et optimiser la performance énergétique réelle.
Simulation thermique statique (STS)
Principe
S’appuie sur des conditions moyennes et constantes, en simplifiant les calculs énergétiques sans intégrer l’évolution des paramètres dans le temps.
Limitation
Considère que la température intérieure à un moment donné n’est pas influencée par celle des instants précédents, une simplification approximative.
Questions fréquentes sur la simulation thermique dynamique
Quels sont les avantages de la simulation thermique dynamique (STD) ?
La simulation thermique dynamique offre plusieurs bénéfices majeurs :
- Un dimensionnement plus précis du bâtiment et de ses équipements, en tenant compte des variations réelles de température, d’ensoleillement ou d’occupation
- Une vision concrète et fiable du fonctionnement thermique du bâtiment, à destination des maîtres d’ouvrage et maîtres d’œuvre, afin d’éclairer leurs choix dès la phase de conception
- Une base d’analyse argumentée pour l’exploitant, lui permettant d’anticiper les besoins de commissionnement et d’optimiser la gestion énergétique au quotidien
- Une évaluation rigoureuse des systèmes innovants, notamment dans des situations extrêmes (périodes de canicule, forte affluence, vents intenses, etc.)
- Une optimisation de la conception globale, grâce à des études de sensibilité intégrant des phénomènes complexes, transitoires et difficilement modélisables autrement
- Une approche adaptée aux projets atypiques, faisant appel à des technologies ou méthodes encore peu répandues, ou manquant de retours d’expérience concrets
Quels sont les logiciels de simulation thermique dynamique ?
L’utilisation de logiciels de simulation thermique dynamique constitue un outil essentiel pour concevoir et optimiser la performance énergétique d’un bâtiment. Ces outils permettent d’aller bien au-delà d’une simple estimation statique, en reproduisant de manière réaliste le comportement thermique d’un bâtiment dans diverses conditions.
Ils existent différents logiciels de simulation thermique dynamique :
- ArchiWIZARD : Logiciel de modélisation thermique compatible avec Revit, ArchiCAD et SketchUp. Il importe les maquettes 3D existantes et réalise en temps réel des calculs d’éclairage et de performance énergétique via le moteur Energy+, notamment pour la ventilation.
- ClimaWin : Outil multifonction basé sur la norme NF EN ISO 13790, combinant calculs thermiques, réglementaires et dynamiques. Il permet d’intégrer des données météo personnalisées et des plannings pour des simulations plus précises.
- Pléiades : Développé par Izuba Energies, il évalue la performance énergétique et environnementale des bâtiments. Avec Alcyone, la modélisation est rapide, les calculs reposent sur Comfie et Radiance, selon les règles Th-BCE 2012.
- TRNSYS : Outil modulaire de simulation énergétique conçu par l’Université du Wisconsin. Sa flexibilité permet de modéliser aussi bien l’enveloppe que des systèmes complexes (pompes à chaleur, dalles actives, etc.).
Découvrez tous les logiciels de simulation thermique dynamique et leurs spécificités ici.
Quelles sont les différentes étapes d’une STD ?
La réalisation d’une simulation thermique dynamique s’effectue en plusieurs phases successives, chacune visant à garantir la fiabilité du modèle et la pertinence des résultats obtenus.
- Phase de relevés sur site
Cette première étape consiste à recueillir toutes les informations nécessaires à la modélisation du bâtiment :
- observations et mesures sur place (imagerie thermique infrarouge, inspection des parois, identification des matériaux et de leurs épaisseurs) ;
- relevé des données d’usage (taux d’occupation, type d’équipements électriques, habitudes de chauffage et températures de consigne) ;
- collecte des consommations énergétiques réelles afin d’établir une base de comparaison solide.
2. Phase de modélisation du bâtiment
À partir des données relevées, le bâtiment est reproduit en 3D grâce à des logiciels de simulation thermique dynamique. On y paramètre :
- les caractéristiques thermiques de chaque zone,
- les scénarios d’occupation et les consignes de confort,
- ainsi que les conditions climatiques locales issues des données météorologiques du site.
3. Phase d’analyse et d’interprétation des résultats
Une fois la simulation lancée, les calculs dynamiques permettent d’obtenir une vision fine du comportement thermique du bâtiment.
Cette étape comprend :
- la vérification de la cohérence entre les résultats simulés et les mesures réelles,
- l’évaluation du respect des réglementations énergétiques,
- et la mise en évidence des axes d’amélioration possibles pour optimiser la performance globale du bâtiment.
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