14 vence - xpair · vence 14 simulations dynamiques et commissionnement « nos métiers évoluent...
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Simulations dynamiques et Commissionnement
« nos métiers évoluent » Partie 2
Benoît Maraval – ADRET
Christian Schwarzberg – BE Vivien
Jean Pascal AGARD - ATMOSPHERES
Stéphane LEMEY - OTCE
Hervé Sébastia – Atlantic Guillot
Bruno GEORGES - ITF
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On en est là !
• Introduction
• Concevoir avec la STD, typologies d’analyse
• Commissionnement & STD
• Échanges
• Six exemples d’usage STD
– Surchauffe Lycée
– Open space bureaux
– Evaluation Puissance installée 40 logements
– Salle blanche
– Chai Bordelais
– Transfert d’air
• Conclusion
• Échanges
o Bruno GEORGES
o Benoît MARAVAL
o Jean Pascal AGARD &
Stéphane LEMEY
o Exemples
– Bruno GEORGES
– Christian Schwarzberg
– B. Maraval + Hervé Sébastia
– Benoît Maraval
– Christian Schwarzberg
– Bruno GEORGES
o Bruno GEORGES
o Tout le monde !
Pause 20 minutes
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Mission de STD pour réduire les surchauffes estivales d’un lycée neuf existant
BRUNO GEORGES ITF
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Présentation du projet • Lycée construit en 2007 au Havre
– Structure bois KLH – Façades isolées par l’extérieur, bardage en CORTEN – Bâtiment récent et de bonne qualité
• Observations
– Problèmes de surchauffes dans certains locaux en période estivale
– Mesures réalisées en juillet 2012 avec températures supérieures à 31°C sans occupation
– Echangeur CTA non by passé en été – Ouverture des fenêtres non souhaité (pour éliminer le
risque de défenestration)
• Objectif(s) de l’étude numérique
– Valider des choix techniques et architecturaux pour garantir un confort thermique optimal aux occupants
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Méthodologie
• Méthodologie – Logiciel utilisé : TRNSYS (v17)
– Type 56 pour la modélisation thermique du bâtiment
– Pas d’équipement technique particulier pris en compte
– Utilisation de données météo ‘extrêmes’ du site • Reconstruites avec Meteonorm
– Choix des zones thermiques représentatives des problèmes de surchauffe
• Chaque zone thermique est étudiée indépendamment – Frontières adiabatiques
– Temps de calcul réduits
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Des écarts importants apparaissent entre les mesures réalisées et les premiers résultats des simulations
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4218 4242 4266 4290 4314 4338 4362 4386 4410 4434 4458 4482
Tem
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[°C
]
ExtérieurSalle 11 - SimulationSalle 11 - Mesures
Résultats des simulations favorables et éloignés des mesures réalisées sur site
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Les mesures vont permettre
de « durcir » et de rendre le modèle fiable
pour étayer décisions et arbitrages
sur les solutions destinées
à améliorer la conception initiale
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• Comprendre les écarts – Modèle
– Hypothèses d’entrée
• Echanges avec les usagers et technicien du site
• Mesures complémentaires sur site
• Prise en compte différente des flux à travers les parois pour mieux représenter les phénomènes de transferts thermiques entre zone
• Intégration d’un défaut du fonctionnement du système de ventilation découvert grâce aux investigations
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La recherche des solutions curatives
a pu commencer
après mise en cohérence du modèle
avec les mesures
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Etude numérique • Orientation des zones thermiques étudiées
100
110
11
112
54
117
Niveau Salles étudiées par STD
RDC 11 – 18 - 54
R+1 100-103-110-112-117
R+2 203-206
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Etude numérique
Tplafond
Ou Tsol pour les zones du RDC
Tdalle Basse Zone Faux Plafond
Zone Salle
Shading Objects
Dalle intermédiaire
Dalle intermédiaire
Faux Plafond
Ventilation Salle - Qvent [m3/h] - Tvent [°C] - HR Vent [%]
Ventilation Haut - Qvent [m3/h] - Tsalle [°C] - HR Salle [%]
Zone Salle HT
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– Conduction thermique des parois • Méthode des fonctions de transfert
– Convection thermique • Calcul automatique des coefficients de convection
intérieurs des parois en fonction de la température de l’air et des températures de surface
– Rayonnement thermique • Modèle géométrique détaillé de rayonnement en fonction
des facteurs de vue
– Température de sol • Modèle simplifié de la température du sol pour les zones
du rez de chaussée
– Aéraulique • Prise en compte simplifiée des débits d’air entrants et
sortants dans chaque zone (ventilation mécanique contrôlée)
Modèles utilisés 13
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• Cas actuel en occupation standard
• Des apports solaires élevés, responsables des risques de surchauffe
• Des apports internes importants cumulés aux apports solaires
– Densités d’occupation élevées dans les salles de classe (1pers/2m²)
– Charges internes des appareils informatiques dans les bureaux
Niveau Tmax simulée Tmax sans solaire
RDC 35°C 24°C
R+1 43°C 29.7°C
R+2 38.7°C 26.4°C
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Evaluation de différentes solutions techniques par STD
• Protections solaires extérieures – Baisse des apports solaires : Solution retenue
• Ventilation nocturne mécanique – Faible réduction des températures maximales, les surchauffes
ont lieu en journée
– Faible impact sur le nombre d’heures > 28°C, le bâtiment ayant très peu d’inertie qui peut être intéressée
– Solution non retenue
• Ajout d’inertie à la structure – Difficilement supportable par la structure du bâtiment pour
être efficace
– Coût élevé
– Solution non retenue
• Rafraichissement de l’air soufflé – Confort assuré dans l’intégralité des salles de cours
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Voies d’amélioration possibles 1) Réduction des surfaces vitrées
– Allèges opaques
– Impostes opaques
– Allèges ET impostes opaques
2) Stratégie de protection solaire efficace – Protections solaires extérieures fixes
– Protections solaires extérieures mobiles
– Protections solaires intérieures, Stores type SOLTIS de Ferraris
3) Evacuation des charges internes – Echangeur by-passé en été
– Rafraîchissement naturel nocturne • Stratégie de ventilation nocturne
• Remplacement faux plafonds par baffles acoustiques pour récupérer l’inertie des dalles
– Travail sur les équipements informatiques
– Vérification que bonne pertinence rendement et commande éclairage artificiel
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Zone de type salle de classe
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Tem
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[°C
]Text OPT Actuel
Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi Samedi Dimanche
Protections solaires baissées hors occupation
=> absence d’apport solaire
Effets de la ventilation lorsque Text < Tint
Evolution de la température sous l’effet des charges internes
Cas optimal Cas actuel
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Zone de type Bureau
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[°C
]
Text OPT Actuel
Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi Samedi Dimanche
Cas optimal Cas actuel
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Salle de Physique orientée SO
36973819
1801
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1590
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36.2
33.4
27.3
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Etat Actuel Etat Actuel -ISHADE = 0
Etat Actuel Avec BP
Etat Actuel Sans Solaire
Allèges Opaques
Etat Actuel + Stores
extérieurs
ESHADEBP +VENTIL 6h-
20h
No
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'he
ure
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28
°C
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max
imal
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[°C
]
Nb heures > 28°C TMax
Solutions proposées : Protections solaires extérieures mobiles, abaissées en dehors des plages d’occupation Echangeur By passé + plage de ventilation étendue
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Conclusions et perspectives
• Cette étude souligne l’importance de caractériser correctement les phénomènes physiques mis en jeu
• La STD permet de DIMENSIONNER des solutions concrètes et qui fonctionnent
– Protections solaires extérieures
– Rafraichissement air neuf
• La STD permet d’évaluer la portée et les résultats des améliorations
• Elle a permis aussi de mettre en évidence les défauts de commissionnement
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Synthèse • Les STD ont permis de valider les améliorations
possibles
– Protections solaires extérieures, fermées en été en dehors en dehors des plages d’occupation des locaux
– Optimisation du système de ventilation • Echangeur by-passé en dehors de la période de chauffage
• Plage de ventilation allongée pour optimiser la décharge thermique des locaux
– Solutions complémentaires possibles • Impostes ouvrants pour assurer une ventilation diurne ou
nocturne si besoin et soufflage ou extraction hors occupation pour réduire le poste de consommation à la ventilation mais maximiser la décharge thermique des locaux
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Synthèse Nord
Allèges opaques + Protections
solaires extérieures
Pro
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lair
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Modifications techniques : Echangeur CTA By passé pendant la saison estivale Plage de fonctionnement de la ventilation allongée entre 6h et 20h
Modifications architecturales :
Protections solaires extérieures Protections solaires extérieures
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On en est là !
• Introduction
• Concevoir avec la STD, typologies d’analyse
• Commissionnement & STD
• Échanges
• Six exemples d’usage STD
– Surchauffe Lycée
– Open space bureaux
– Evaluation Puissance installée 40 logements
– Salle blanche
– Chai Bordelais
– Transfert d’air
• Conclusion
• Échanges
o Bruno GEORGES
o Benoît MARAVAL
o Jean Pascal AGARD
o Exemples
– Bruno GEORGES
– Christian Schwarzberg
– B. Maraval + Hervé Sébastia
– Benoît Maraval
– Christian Schwarzberg
– Bruno GEORGES
o Bruno GEORGES
o Tout le monde !
Pause 20 minutes
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La STD appliquée à un Open-Space
CHRISTIAN SCHWARZBERG
BE VIVIEN BORDEAUX
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Pourquoi une STD ?
Question 1 :
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Etude du confort d’été
Open-space 400 m²
Non climatisé
Brise-soleil
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Inconfort suite à l’isolation
Murs : Parpaing 20 cm; LdV 20 cm
Toiture : 20 cm de LdV
HSP : 4,15 m
HSP : 12 m
Brise-soleil
Etude du confort d’été 28
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Brises-soleil Bâtiment H=15m
Surplomb
Etude du confort d’été 29
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D’où vient l’inconfort ?
Mur ext.; 200; 1% Mur int.; -243; -1%
Plancher; 298; 1%
Plafond; 495; 2%
Occupants; 3022;
13%
Vitrage; 4550; 20%
Ventilation; 4291,5;
19%
Bureautique; 7890;
35%
Eclairage; 1884; 8%
Répartition des charge de climatisation de l'open-space (Watts) - 21 Juillet à 17 heure - Text=31,2°C
Inconfort = Bureautique
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Etude du confort d’été 31
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Free-cooling
RM
Taux de brassage : 3 Volumes / heure
Air Neuf
Air Vicié
Prise d'Air Neuf
C.T.A. Double Flux
(débit 2500 m3/h)
By Pass Free-Cooling
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Puits climatique à air
RM
Taux de brassage : 3 Volumes / heure
Air Neuf
Air Vicié
Prise d'Air Neuf
C.T.A. Double Flux
(débit 2500 m3/h)
By Pass Free-Cooling
Registre 3 voies
Regard Condensat
Prise d'Air
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Puits climatique à eau
Taux de brassage : 3 Volumes / heure
Air Neuf
Air Vicié
Prise d'Air Neuf
Module Hydraulique
Regard Répartiteur
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Puits climatique sur nappe
Air Neuf
Air Vicié
Prise d'Air Neuf
Taux de brassage : 8 Volumes / heureEchangeur
Nappe PhréatiquePompe
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Quelle est la précision
de la STD?
Question 2 :
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Confronter STD & Suivi
Sonde ouest
Sonde Sud
Sonde Nord
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°C)
Modèle numérique / Suivi instrumenté
Modèle
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°C)
Modèle numérique / Suivi instrumenté
Modèle Relevé - Moyenne
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°C)
Variations bureautique
Modèle-Avant recalage Modèle-PC éteints WE Relevé - Mur Sud
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°C)
Variations bureautique
Modèle-Avant recalage Modèle-PC éteints WE Modèle-PC allumés WE Relevé - Mur Sud
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°C)
Variation du débit de ventilation
Modèle-0.5 vol/h Relevé - moy sondes
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00
h
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°C)
Variation du débit de ventilation
Modèle-0.5 vol/h Modèle-1.5 vol/h Modèle-2.5vol/h Relevé - moy sondes
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°C)
Calage du modèle d'état des lieuxText Modèle Relevé - Moyenne
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STD et garantie de
résultat
Question 3 :
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STD et garantie de résultat
Euros
Performance de départ
Economie attendue
Coût du plan de
M&V
Part bâti
Part humain
Part bâtiPart
humain
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Pour en savoir plus…
… Sur l’open-space: www.be-vivien.fr
Pour en savoir plus … 47
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On en est là !
• Introduction
• Concevoir avec la STD, typologies d’analyse
• Commissionnement & STD
• Échanges
• Six exemples d’usage STD
– Surchauffe Lycée
– Open space bureaux
– Evaluation Puissance installée 40 logements
– Salle blanche
– Chai Bordelais
– Transfert d’air
• Conclusion
• Échanges
o Bruno GEORGES
o Benoît MARAVAL
o Jean Pascal AGARD
o Exemples
– Bruno GEORGES
– Christian Schwarzberg
– B. Maraval + Hervé Sébastia
– Benoît Maraval
– Christian Schwarzberg
– Bruno GEORGES
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o Tout le monde !
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Détermination de la puissance chaudière
d’un bâtiment résidentiel de 42 logements
Intervenants :
Benoît MARAVAL – Bet ADRET
et
Hervé SEBASTIA – ATLANTIC GUILLOT
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Comment déterminer la puissance chaudière ?
Présentation du bâtiment résidentiel
42 logements en accession
Typologie = 13 T2 + 11 T3 + 14 T4 + 4T5
SHON RT = 3321 m² - Shab 2883,7 m²
Nîmes – zone H3
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Comment déterminer la puissance chaudière ?
Mode constructif : un bâti performant …
Planchers sur parking
Projection d’isolant épaisseur 150mm en une seule couche, R > 3.1 m² K/W
Toitures-terrasses
Isolation sur dalle par des panneaux isolants en polyuréthane
de 20 cm d'épaisseur R ≥ 8.3 m² K/W
Murs béton
Isolation extérieure par des panneaux de polystyrène
de 16 cm d'épaisseur R ≥ 4.2 m² K/W
Ouvrants
Menuiseries, Uw ≤ 1.60 W/m².K - Ujn ≤ 1.41 W/m².K
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Comment déterminer la puissance chaudière ?
Calculs de déperditions : surpuissance à la relance !
Surpuissance à la relance = 17,3 kW à 72 kW
Puissance chauffage ≈ 90 kW** + 20% à + 80% !!!
Faut-il prendre en compte des abaissements de nuit ?
Selon NF EN 12831 (03/2004) et NF P52-612/CN (12/2010) :
Surpuissance à la relance (W) = Frh x Shab
Tableau D 10) – Facteur de relance Frh pour bâtiments résidentiels, durée maximale du ralenti de nuit 8h
** Site modérément abrité - étanchéité moyenne avec joints normaux – VMC Hygro B / débits moyens selon NF P52-612/CN
T°amb = 20°C
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mb
re 2
014
Comment déterminer la puissance chaudière ?
Bâtiments neufs et abaissements de nuit ?
Chute de 0,7°C en 8 heures (de nuit)
Abaissement (2 à 4°C) = surpuissance à la relance = à ne pas prendre en compte !
Simulation dynamique : chute T°ambiante / coupure chauffage de nuit = jour + froid
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Comment déterminer la puissance chaudière ?
Dimensionnement ECS : label = méthode Qualitel
Solution retenue = 101 kW / 1000 litres ≠ 114 kW puissance max. échangeurs !
Attention puissance ECS doublée / méthode standard !
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Comment déterminer la puissance chaudière ?
Dimensionnement ECS : méthode standard
Dimensionnement Standard ≠ Dimensionnement Qualitel
53 kW / 1000 litres ≠ 101 kW / 1000 Litres
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
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éce
mb
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014
Comment déterminer la puissance chaudière ?
Besoins chauffage et ECS
Calcul des déperditions (selon NF EN 12831 et NF P52-612/CN)
Sans abaissement : 90 kW / 112 kW (+25%)
Avec abaissement : 107 kW / 134 kW (+25%)
N.B. : - abaissement 2K / relance 4h = surpuissance à la relance la plus faible
- majoration pour compenser défauts ou baisse de performance du bâti/durée de vie
Dimensionnement ECS
Qualitel : 1000 litres / 101 kW (échangeur 114 kW)
Rappel en standard : 1000 litres / 53 kW
Quelle puissance de chaudière à condensation sélectionner ?
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
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014
Comment déterminer la puissance chaudière ?
Normes/réglementation puissance chaudière ?
Constat : aucunes règlementations/normes pour déterminer la puissance chaudière !
- Sous-puissance = non acceptable
- Surpuissance : Surcoût
Augmentation des cycles M/A brûleur
Habitudes constatés sur le terrain / dimensionnement ?
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
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014
Comment déterminer la puissance chaudière ?
Retours terrain / sélection puissance chaudière maxi
Hypothèses : Pchaudière mini pour 2 générateurs
Ptotale = Pchauffage + Péchangeur ballon ecs = 134 + 114 = 248 kW
Erreur : Pecs = 101 kW et non Péchangeur ballon ecs !
Détermination puissance des 2 chaudières avec sécurité 75%
Pchaudière = ¾ x 248 + ¾ x 248 = 186 kW + 186 kW = 372 kW mini
Sélection des 2 chaudières condensation
Puissance ≥ 186 kW
2 modèles de 219 kW soit 438 kW installés
JC
E A
ix e
n P
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en
ce
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éce
mb
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014
Comment déterminer la puissance chaudière ?
Retours terrain / sélection puissance chaudière mini
Hypothèses : Pchaudière mini pour 2 générateurs
Ptotale = Pmax entre chauffage et ECS = 112 kW (90 + 25%)
Avantage = non prise en compte dimensionnement ECS Qualitel surdimensionné = 1000 L avec 101 kW contre 53 kW
Détermination puissance des 2 chaudières sans sécurité
Pchaudière = ½ x 112 + ½ x 112 = 56 kW + 56 kW = 112 kW mini
En cas de panne : - 1 chaudière de 50% assure > 80% besoins chauffage
- 1 chaudière assure besoins ECS standard (53 kW)
- 2 chaudières assurent besoins ECS Qualitel (101 kW)
Sélection des 2 chaudières condensation
Puissance ≥ 56 kW
2 modèles de 60 kW soit 120 kW installés
JC
E A
ix e
n P
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en
ce
2 d
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mb
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014
Comment déterminer la puissance chaudière ?
Retours terrain / bilan
Cas extrême maxi : 2 modèles de 219 kW soit 438 kW installés
Cas extrême mini : 2 modèles de 60 kW soit 120 kW installés
Comment estimer les besoins (chauffage + ECS) maxi horaire ?
Approche par simulation dynamique
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
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mb
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014
Comment déterminer la puissance chaudière ?
Approche dynamique : hypothèses
Objectif : approcher des besoins de chauffage réalistes
Des hypothèses libres et qui peuvent différer des hypothèses de déperditions :
- Données météorologiques au pas de temps horaire sur un an
- Consigne à 20°C (> 19°C réglementaire)
- Prise en compte des apports internes (occupation, dégagements de chaleur,
ventilation, …) de façon statistique
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 6 12 18 24
Puissances
(W)
Exemple d’évolution d’appels de puissance électrique sur une journée type
Heures
- Ouverture des fenêtres, …
JC
E A
ix e
n P
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en
ce
2 d
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014
Comment déterminer la puissance chaudière ?
Approche dynamique : hypothèses
- Intégration des appels de puissance ECS au pas de temps horaire, selon les 2
scenarios suivants :
- dimensionnement ECS standard (25 L/p.j à 60°C soit 3420L/j)
- dimensionnement ECS double (50 L/p.j à 60°C soit 6840L/j)
> dimensionnement ECS RT 2012 = 23 L/p.j à 60°C soit 3160L/j
- Prise en compte des pertes de bouclage (4kW en moyenne annuelle)
0
100
200
300
400
500
600
700
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
pu
isa
ge
(li
tre
s/h
eu
re)
semaine samedi dimanche
Profils horaires de puisage ECS (source AICVF)
Heures
JC
E A
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en
ce
2 d
éce
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014
Comment déterminer la puissance chaudière ?
Monotone : puissance maxi horaire annuelle
85 kW
106 kW
135 kW
Chauffage seul
Chauffage & ECS standard
Chauffage & ECS double
Légende :
Rappel dimensionnement cas extrême mini = 120 kW de puissance installée
60 kW
Mini = 1 chaudière
260h
Dimensionnement mini = 1 sur 2 chaudières 60 kW = 95% besoins chauffage annuel !
JC
E A
ix e
n P
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en
ce
2 d
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014
Comment déterminer la puissance chaudière ?
Monotones de puissances : cas extrême maxi
Besoins bâtiment < Pmini 20% (chaudière 219 kW) pendant : • 5629 - 1570 = 4059 h en chauffage seul = 72%
• 8760 - 2600 = 6160 h en chauffage + ECS standard = 70%
• 8760 - 3360 = 5400 h en chauffage + ECS double = 62%
Seuil modulation mini chaufferie
1570
2600
3360 Chauffage seul
Chauffage & ECS standard
Chauffage & ECS double
Légende :
Modulation des chaudières pratiquement inexistante !
JC
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en
ce
2 d
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014
Comment déterminer la puissance chaudière ?
Monotones de puissances : cas extrême mini
Besoins bâtiment < Pmini 20% (chaudière 60 kW) pendant : • 5629 - 4385 = 1244 h en chauffage seul = 22%
• 8760 - 6110 = 2650 h en chauffage + ECS standard = 30%
• 8760 - 7245 = 1515 h en chauffage + ECS double = 17%
4385
6110
7245
Chauffage seul
Chauffage & ECS standard
Chauffage & ECS double
Légende :
12
Seuil modulation mini chaufferie
Seuil mini de modulation des chaudières exploité !
JC
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en
ce
2 d
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014
Comment déterminer la puissance chaudière ?
Synthèse
Dimensionnement mini
2 x 60 kW
Economies financières / chaudières :
18000 euros PPHT
+ évacuation des fumées + hydraulique primaire + …
= gain au minimum de 500 euros / logement …
? Satisfaction à court terme
pour « Chaudièristes » !
Simulation dynamique = ajustement de la puissance des chaudières à condensation collective
= une des solutions les plus pertinentes RT2012 !
Dimensionnement maxi
2 x 219 kW
JC
E A
ix e
n P
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en
ce
2 d
éce
mb
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014
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
On en est là !
• Introduction
• Concevoir avec la STD, typologies d’analyse
• Commissionnement & STD
• Échanges
• Six exemples d’usage STD
– Surchauffe Lycée
– Open space bureaux
– Evaluation Puissance installée 40 logements
– Salle blanche
– Chai Bordelais
– Transfert d’air
• Conclusion
• Échanges
o Bruno GEORGES
o Benoît MARAVAL
o Jean Pascal AGARD
o Exemples
– Bruno GEORGES
– Christian Schwarzberg
– B. Maraval + Hervé Sébastia
– Benoît Maraval
– Christian Schwarzberg
– Bruno GEORGES
o Bruno GEORGES
o Tout le monde !
Pause 20 minutes
70
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Réduction des consommations
d’une salle blanche
Intervenant :
Benoît MARAVAL – Bet ADRET
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Réduction des consommations d’une salle blanche
Sommaire
Contexte: Laboratoire d’optique Conditions de température et humidité maitrisées et stables Objectif: minimiser les consommations pour réduire les charges Méthode:
Modélisation du bâti et des systèmes
Analyse des résultats
Test d’optimisations
Etudes paramétriques
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Réduction des consommations d’une salle blanche
Modélisation fine du bâti et des systèmes
aérauliques
Exemple de modélisation du traitement d’air
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Réduction des consommations d’une salle blanche
Analyse des résultats: consommations globales
10%
16%
0%
49%
10%
15%
Répartition des besoins de la zone laboratoires
besoins chaud CTA hiver
besoins chaud CTA été
besoins de chaud terminaux
besoins de froid etdéshumidification
besoins d'électricité pourl'humidification
besoins d'électricité pour lesauxiliaires de ventilation
10%
16%
0%
49%
10%
15%
Répartition des besoins de la zone laboratoires
besoins chaud CTA hiver
besoins chaud CTA été
besoins de chaud terminaux
besoins de froid etdéshumidification
besoins d'électricité pourl'humidification
besoins d'électricité pour lesauxiliaires de ventilation
10%
16%
0%
49%
10%
15%
Répartition des besoins de la zone laboratoires
besoins chaud CTA hiver
besoins chaud CTA été
besoins de chaud terminaux
besoins de froid etdéshumidification
besoins d'électricité pourl'humidification
besoins d'électricité pour lesauxiliaires de ventilation
électrique
réseau
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Réduction des consommations d’une salle blanche
Analyse des résultats: simultanéité chaud/ froid
0
10
20
30
40
50
60
1/7 8/7 15/7 22/7 29/7 5/8 12/8 19/8 26/8
Puis
san
ce (k
W)
Simultanéité des besoins de chaud et de froid
chaud
froid et déshumidification
Opportunité de récupération de chaleur
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Réduction des consommations d’une salle blanche
Etudes d’optimisations
Quantification du gain lié à une récupération de chaleur
0
50 000
100 000
150 000
200 000
250 000
300 000
350 000
400 000
TOTAL EP zone labo BESOINS CHAUD BESOINS FROID + DESHU
Etude de la récupération de chaleur au condenseur du groupe frigorifique
BASE
VARIANTE RECUP
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Réduction des consommations d’une salle blanche
Etudes paramétriques
Point de consigne de température
0
20 000
40 000
60 000
80 000
100 000
120 000
140 000
160 000
chaud électricité chaud réseau chaud total froid + déshu humidification
Besoins par poste en kWh/an
base
T° consigne 22
18°C
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Réduction des consommations d’une salle blanche
Synthèse
Etude lourde (5 à 8 jours de travail, logiciel complexe)
A réserver à des cas complexes aux enjeux forts
Economie de plus de 40000kW.h d’électricité par an
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
On en est là !
• Introduction
• Concevoir avec la STD, typologies d’analyse
• Commissionnement & STD
• Échanges
• Six exemples d’usage STD
– Surchauffe Lycée
– Open space bureaux
– Evaluation Puissance installée 40 logements
– Salle blanche
– Chai Bordelais
– Transfert d’air
• Conclusion
• Échanges
o Bruno GEORGES
o Benoît MARAVAL
o Jean Pascal AGARD
o Exemples
– Bruno GEORGES
– Christian Schwarzberg
– B. Maraval + Hervé Sébastia
– Benoît Maraval
– Christian Schwarzberg
– Bruno GEORGES
o Bruno GEORGES
o Tout le monde !
Pause 20 minutes
80
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
La STD appliquée à un chai à bouteille
CHRISTIAN SCHWARZBERG
BE VIVIEN BORDEAUX
81
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Présentation de l’opération
JC
E A
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n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
83
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
84
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
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014
85
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
86
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
3 espaces
STOCKAGE 1 500 000 bouteilles
20°C
PREPARATION 24°C
EXPEDITION 24°C
71 mètres
24
mèt
res
87
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Murs : Parpaing creux 20 cm LdV Th38 20 cm
Toiture : 40 cm de LdV
Plancher sur TP : Dalle béton 20 cm Polyuréthane TH30 6 cm
HSP : 6,3 m
88
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Faut-il climatiser ?
Question 1 :
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Une modélisation complexe…
Vin
Estimer l’échange … par bouteille ?
Estimer l’échange … par rack ?
Le vin se refroidit … de manière homogène ?
Le vin se refroidit … de l’extérieur vers l’intérieur ?
90
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
OUI IL FAUT CLIMATISER !
10 °C
11 °C
12 °C
13 °C
14 °C
15 °C
16 °C
17 °C
18 °C
19 °C
20 °C
21 °C
22 °C
23 °C
58
32
63
32
68
32
73
32
78
32
83
32
88
32
93
32
98
32
10
33
2
10
83
2
11
33
2
11
83
2
12
33
2
12
83
2
13
33
2
13
83
2
14
33
2
14
83
2
15
33
2
15
83
2
16
33
2
16
83
2
17
33
2
TEM
PÉR
ATU
RES
NOMBRE D'HEURES
TEMPÉRATURE DANS LE STOCKAGE
T° STOCKAGE LIMITE 20°C
91
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Quelles optimisations ?
Question 2 :
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Ne pas isoler le terre-plein !
15 °C
16 °C
17 °C
18 °C
19 °C
20 °C
21 °C
22 °C
23 °C
24 °C
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600
TEM
PÉR
ATU
RE
AM
BIA
NTE
NOMBRE D'HEURES CUMULÉES
IMPACT DE L'ISOLATION DU PLANCHER SUR TERRE-PLEIN
Isolé 6 cm PSE Sans isolation LIMITE 20°C LIMITE 21°C
93
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Efficacité relative du Free-cooling
15 °C
16 °C
17 °C
18 °C
19 °C
20 °C
21 °C
22 °C
23 °C
24 °C
25 °C
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600
TEM
PÉR
ATU
RE
AM
BIA
NTE
NOMBRE D'HEURES CUMULÉES
IMPACT DU FREE-COOLING
Isolé 6 cm PSE Sans isolation SS Isol + Free-cooling
94
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Rafraichissement Adiabatique 95
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
C’est efficace !
15 °C
16 °C
17 °C
18 °C
19 °C
20 °C
21 °C
22 °C
23 °C
24 °C
25 °C
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600
TEM
PÉR
ATU
RE
AM
BIA
NTE
NOMBRE D'HEURES CUMULÉES
IMPACT DU RAFRAICHISSEMENT ADIABATIQUE
Sans isol + Free-cooling Rafraichissement adiabatique LIMITE 20°C LIMITE 21°C
Plancher non isoléFree-coolingDép = 2 sem
96
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
STD et réalité ?
Question 3 :
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Local stockage
T°maxi juin : 23°C – 30°C
98
JC
E A
ix e
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rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Local stockage 99
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Pléiades ou TRNSYS ?
Question 4 :
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Pléiades vs TRNSYS 101
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
On en est là !
• Introduction
• Concevoir avec la STD, typologies d’analyse
• Commissionnement & STD
• Échanges
• Six exemples d’usage STD
– Surchauffe Lycée
– Open space bureaux
– Evaluation Puissance installée 40 logements
– Salle blanche
– Chai Bordelais
– Transfert d’air
• Conclusion
• Échanges
o Bruno GEORGES
o Benoît MARAVAL
o Jean Pascal AGARD
o Exemples
– Bruno GEORGES
– Christian Schwarzberg
– B. Maraval + Hervé Sébastia
– Benoît Maraval
– Christian Schwarzberg
– Bruno GEORGES
o Bruno GEORGES
o Tout le monde !
Pause 20 minutes
103
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Transfert d’air et STD
BRUNO GEORGES ITF
104
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Transferts d’air
• Evaluation des transferts d’air sous les effets conjugués
– Du vent :
• Pressions de vent sur les façades
• Vitesse et orientation du vent à proximité du projet
– Du tirage thermique
• Différence de températures entre intérieur et extérieur
• Couplages thermo aérauliques
105
JC
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ix e
n P
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en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Approche de l’Aéraulique
bâtiments ou parcelles
un sujet encore délicat
106
JC
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en
ce
2 d
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mb
re 2
014
CFD – Les résultats potentiels
Cartographie des températures/pression dans un domaine défini, sous conditions fixes ou variables
• Maillage du domaine
• Description des écoulements internes – Confort thermique
– Eviter les zones mortes (salles blanches)
– Eviter les zones de forte turbulence
• Description des écoulements – Zones de pression/dépression
– Définition des Cp
• Résolution des équations qui régissent l’écoulement – Méthodes des volumes finis
– Résolution des équations de Navier Stokes
– Différents algorithmes de calcul de la turbulence
– RANS, LES, DNS
107
JC
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en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Exemple d’étude du comportement thermique de zones sous verrières
108
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Comportements thermiques de bureaux sur des espaces atrium
Risques de surchauffes à minimiser dans les bureaux donnant sur l’atrium et dans l’atrium
109
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Comportements thermiques de bureaux sur des espaces atrium
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
30 m3/h En OccupationSans Protection Efficace
VNAT occupation+
Protection Efficace
30 m3/h En OccupationSans Ventilation naturelle
de l'atrium
30 m3/h En OccupationAvec ventilation naturelleAutomatique de l'atrium
No
mb
re d
'he
ure
s >
28
°C
RDC
R1
R2
Bureaux
110
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
2647
322 Heures
754
145 165 Heures 30 Heures
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
30 m3/h EnOccupation
Sans ProtectionEfficace
VNAT occupation+
ProtectionEfficace
30 m3/h EnOccupation
Sans Ventilationnaturelle de
l'atrium
30 m3/h EnOccupation
Avec ventilationnaturelle
Automatique del'atrium
45 m3/h EnOccupation
30 m3/h surSonde
No
mb
re d
'he
ure
s >
28
°C
Bureaux
111
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Evaluation des effets du vent
en extérieur évaluer le confort du piéton
comprendre les pressions sur façades
évaluer les transfert d’air dans le bâti
112
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Evaluation du vent
Evaluation des coefficients de pression sur les façades
113
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Evaluation du vent Evaluation des coefficients de pression sur les façades
114
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Evaluation du vent
Accéder à une évaluation rationnelle du potentiel de ventilation naturelle
115
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
On en est là !
• Introduction
• Concevoir avec la STD, typologies d’analyse
• Commissionnement & STD
• Échanges
• Six exemples d’usage STD
– Surchauffe Lycée
– Open space bureaux
– Evaluation Puissance installée 40 logements
– Salle blanche
– Chai Bordelais
– Transfert d’air
• Conclusion
• Échanges
o Bruno GEORGES
o Benoît MARAVAL
o Jean Pascal AGARD &
Stéphane LEMEY
o Exemples
– Bruno GEORGES
– Christian Schwarzberg
– B. Maraval + Hervé Sébastia
– Benoît Maraval
– Christian Schwarzberg
– Bruno GEORGES
o Bruno GEORGES
o Tout le monde !
Pause 20 minutes
117
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
En rappel,
les calculs énergétiques ne sont pas « conventionnels »
comme la RT et ne cherchent pas à s’en rapprocher
Ils cherchent à évaluer la réalité
et permettent au concepteur un libre arbitrage
118
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
La STD n’est pas dans la MOP,
le calcul réglementaire n’y est même pas
c’est aussi un Chiffre d’Affaire
potentiel à négocier
119
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Le préalable est bien de comprendre
Quelle est la question ?
120
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Nécessité de maîtriser les hypothèses
Revue d’objectif, Revue d’hypothèses
Données d’entrée (T hiver, T été, Rapport AMO, …)
Physiologie humaine, Culture des occupants,
Données météo sécurisées
Calage des heures
Intégration mobilier et autres sujétions « hors
cadre »
121
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Des modèles
adaptés
à la question posée
122
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Pas nécessairement « révolutionnaire »
en gain,
des prises de risques raisonnées et réfléchies
123
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Simulation dynamique :
des arbitrages pertinents,
sans marge de sécurité surévaluée.
S’aventurer aussi hors des sentiers battus,
là où les ratios usuels n’existent pas
124
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Mieux travailler,
grâce à une meilleure connaissance
de la physique, des physiques
de son propre « cœur de métier »
125
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
En corollaire, la nécessité
de se former,
de monter en compétence, …
126
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Se rappeler que
ce n’est pas la simulation
qui amène l’idée, la bonne, …
127
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Simulation dynamique,
une sensibilité presque transversale à acquérir,
à mêler aux compétences « historiques » des BE
plus qu’une compétence « à part » ?
128
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Commissionnement efficace
une sensibilité presque transversale
nécessairement à acquérir,
plus qu’une compétence « à part » ?
129
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
Concevoir innovant, engagé,
sécurisé et efficace
Simulation dynamique
Atteindre et conserver la performance
Commissionnement
JC
E A
ix e
n P
rov
en
ce
2 d
éce
mb
re 2
014
On en est là !
Échanges
131
JC
E A
ix e
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ce
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014
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