Pas de surchauffe avec P+C : pb d'interprétation

[Mathieu L]

Bonjour à tout le monde et un grand merci aux modérateurs et animateurs du forum, ainsi qu'aux concepteurs et utilisateurs du logiciels.

Cela fait quelques mois que j'utilise Pléïades-Comfie, et une question m'apparaît depuis quelques jours.

Contexte

Dans une logique d'optimisation des espaces vitrés, j'utilise le combo EnergyPlus-GenOpt (bonne interopérabilité, logique d'optimisation automatisée). L’idée est de faire des tests sur des formes simples, en faisant varier automatiquement dimensions et localisation des fenêtres, hauteur des planchers, orientation, etc. afin de réduire les consommations énergétiques.
Je voulais vérifier la cohérence de certains résultats "optimaux" obtenus avec ces outils en les modélisant sous Pléiades. Pas tant par doute de leur véracité, que pour vérifier la convergence des 2 logiciels de STD tout en m’assurant de rester aussi proche que possible du monde réel.

Comparaison P+C et EPlus
J'observe que, comparé à EnergyPlus, Pléïades semble "aplanir" la courbe des températures intérieures et, de fait, apporte des résultats différents en termes de chauffage et de refroidissement. A prime abord, je l’explique par une probable sur-estimation de l’inertie dans Pléïades, dans le sens où les courbes de T°C indiquent que le déphasage est conséquent dans le temps, et l’amortissement thermique loin d‘être négligeable.
Simplification du modèle à l’extrême

Afin de ne pas jauger « au nez » l'influence possible de multiples paramètres et afin de limiter les potentielles erreurs de saisie, j'ai refait une simulation extrêmement basique, "à vide", homogénéisant au mieux les entrées des 2 logiciels, pour mieux observer les différences. Dans cette perspective, je ne cherche qu’à voir l’évolution de la température intérieure, sans consigne de chaud/froid, sans occupation, sans ventilation, etc. afin de me concentrer sur un seul paramètre d’observation (la T°C) au sein d’un bloc vide « parfait », soit très isolé, soit tout en béton, avec 1, puis 0 fenêtre.

Pour info, j’ai intégré les données météo horaires de Nancy (cf. fichier .epw pour EnergyPlus, importé dans MeteoCalc, après vérification de la correspondance des colonnes, facteurs de conversion, etc. Je précise que j’ai bien vérifié que la température extérieure, les niveaux d’irradiation, etc. sont les mêmes dans EnergyPlus et dans les résultats de P+C). J’ai aussi essayé avec le fichier météo de Mâcon, puis celui d’Agen.

Je me demande donc ce qui se passe avec ce « simple bloc » de 4m (d’Est en Ouest) sur 3 m (du Sud au Nord), de 3 m de haut (très isolé au niveau du sol pour minimiser la différence entre les 2 logiciels sur cet aspect).

Résultat peu réaliste ?
Sans entrer dans les détails, le cas le plus marquant est celui du bloc (entendre zone composée de 6 faces=4 à 90°+plancher bas+toiture) composé de 45 cm de paille comprimée+enduit terre, avec une fenêtre plein Sud, théoriquement hermétique (pas de ventilation – mécanique et naturelle -, pas d’infiltrations) et sans ponts thermiques : la température n’excède que de 3° (et encore…) le pic de chaleur (32°C) l’été. La surchauffe dure peu d’heures et le pic intervient au milieu d’une période de 2 semaines où la température extérieure oscille entre 25 et 32°C. Sans ventilation nocturne, ni système de refroidissement, on a du mal à imaginer que la chaleur ne s’accumule pas plus. EnergyPlus m’indique des T°C au-delà de 40°C.

D’ailleurs, je profite de ce mail – en espérant ne pas vous noyer dans trop de détails – pour vous demander s’il vous semble réaliste que, lorsque mon modèle se compose de 2 zones, l’une orientée au Sud (avec un vitrage de 1,5 sur 1,5 m qui débute à 1m du sol / DV avec Uw=2.7 et g=0,81 W/m².K), l’autre au Nord (vitrage identique), la consommation de chauffage est quasi identique dans chacune des zones (j’ai bien dit « quasi ») avec P+C. Ce n’est pas ce que je constate généralement, ni ce que je penserais instinctivement (bien que la rigueur incite à se méfier parfois de son instinct).

Convergence des différents outils de STD ?
Enfin, à part dans 1 ou 2 articles scientifiques (IBPSA, projet DynaSimu...) où j'ai trouvé de possibles sous-estimations des températures avec P+C (par rapport aux autres logiciels communément employés : Eplus, esp-R, TRNSYS…), j'ai bien conscience que les divergences entre Pléïades et EnergyPlus (à paramètres de simulation "égaux") sont généralement moindres que dans mon cas.
Je n'arrive donc pas à interpréter avec une assurance totale cette minimisation des surchauffes (ou plutôt le fait que la courbe des températures intérieures suive si strictement la « crête haute » de la température extérieure), d'autant que j'ai fini par mettre l'inertie à 0, afin d'en minimiser l'impact.

Il est possible que cela vienne du différent traitement du rayonnement (notamment solaire, mais aussi entre parois), de la convection ou du modèle de conduction entre logiciels, par exemple, mais sur d’autres projets, j’obtenais des surchauffes « légitimes » avec P+C, en dépit d’une surventilation nocturne estivale, qui était souvent liées au parti pris architectural (vitrer un peu trop par exemple), aux performances des vitrages (acteur solaire élevé), etc.

Quoiqu’il en soit, EnergyPlus calcule des températures plus importantes l'été, indiquant par là même une accumulation de chaleur qui me semble plus réaliste. Pour autant, je pense que P+C est tout aussi fiable que les autres, qu’il a passé le BESTEST (dont les résultats attestent de la validité des 2 modèles), etc. Mais je vois toujours pas d’où cela peut provenir. Je précise que je ne cherche pas à privilégier tel ou tel logiciel, ni à valider l'utilisation de l'un aux dépends de l'autre, chacun dispose de qualités et d'inconvénients. Mais je cherche à comprendre notamment ces divergences sur un modèle simple. Jusqu'à présent je n'avais pas rencontré de soucis particulier avec P+C.

Aussi, si quelqu’un avait quelque explication, expérience identique ou au contraire divergente, je suis preneur !
Désolé d’avoir été aussi long. J’espère avoir été à peu près clair.

Merci par avance
Cordialement,
Mathieu

[NFE_AKOE]

Bonjour,
juste un petit retour d'expérience sur l'inertie dans Pleiades.
Dans mon BE, nous mettons dans certains cas des enregistreurs de température dans les bâtiments que nous diagnostiquons.
Ensuite, on "vérifie" que la simulation Pleiade donne un comportement similaire aux mesures.

La conclusion, c'est que le plus souvent, l'inertie dans pleiades est plus faible que celle constatée avec les mesures. Je pense que l'inertie du mobilier joue un role non négligeable.
La technique d'ajouter une paroi interne dans Pleiade pour simuler le mobilier est un peu lourde, voila une amélioration qui serait la bienvenue !

Cordialement,
Nicolas

[Régis]

Bonjour,

Dans "Saisie multi-zones du Bâtiment" > "Pièces et contacts" apparait la liste des pièces.
En cliquant sur le "rond bleu i", on accède à une fenêtre qui permet d'ajuster l'inertie attribuée à une pièce.

inertie.jpg

.

La page du manuel correspondante est accessible ici.

Cordialement.

[NFE_AKOE]

Bonjour Régis,
merci pour cette astuce, je vais pouvoir affiner mes simulation.

Par contre, c'est une valeur en Wh/K, je me demande comment est géré la diffusivité du matériau et la surface d'échange avec la pièce.

Voila donc encore une suggestion pour améliorer Pleiade : pouvoir ajouter du mobilier.
Je répète que ça me semble essentiel, les simulations ont toujours moins d'inertie que les mesures faites sur les bâtiments réels.

Cordialement,
Nicolas Ferrand

[olivir]

Bonjour,

Par contre, c'est une valeur en Wh/K, je me demande comment est géré la diffusivité du matériau et la surface d'échange avec la pièce.

On ne peut pas parler de gestion puisque P+C utilise soit une valeur forfaitaire par défaut soit s'attend à ce que vous lui entriez une valeur correctement calculée.

En revanche, on peut se poser la question de comment bien calculer cette inertie, avec quelle épaisseur utile pour le mobilier.