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MODÉLISATION
NUMÉRIQUE DANS LE
BÂTIMENT Perrenoud, Pléiades et Design Builder
Francesco Formica Grontmij BEFS
SOMMAIRE
I. Périmètre
II. Entrées : acquisition et temps de mise en œuvre
III. Sorties : résultats et temps de calcul
IV. Applications et limites
V. Conclusion
I.1. Périmètre des logiciels
Perrenoud
• Logiciel de calcul thermique règlementaire :
• RT 2012
• RT Rénovation
• Plusieurs modules pour le dimensionnement :
• Déperditions (selon EN12831)
• Apports
Pléiades
• Logiciel de Simulation Thermique Dynamique
• Module RT 2012
• Calcul d’éclairement naturel (autonomie)
Design Builder
• Logiciel de Simulation Thermique Dynamique
• Calcul d’éclairement naturel (autonomie, FLJ)
• Calcul de confort (CFD)
I.2. Périmètre des logiciels - Comparatif
Perrenoud Pléiades Design Builder
RT 2012
STD
Déperditions / Apports
Eclairement naturel
CFD
II.1. Perrenoud - Entrées
Bâti
• Bibliothèque de matériaux, vitrages, linéiques (selon règles Th-U)
• Pas d’interface graphique : métré ligne par ligne
Scénarios d’utilisation
• Scénarios conventionnels des règles Th-BCE : non modifiables par l’utilisateur
Equipements
• Saisie des équipements de CVC, ECS et éclairage avec précision (production, distribution, émission, régulation)
• La saisie se fait par valeurs (puissances, rendements), pas d’interface graphique
II.2. Pléiades - Entrées
Bâti
• Bibliothèque de matériaux, vitrages, linéiques
• Interface graphique 3D Alcyone avec saisie 2D
• Linéiques auto-calculés
Scénarios d’utilisation
• Scénarios personnalisables (consigne de température - ventilation - occupation - charges internes - occultation des baies – etc…)
Equipements
• Impossible d’intégrer les équipements : le logiciel calcule des besoins liés à l’enveloppe et au renouvellement d’air uniquement, pas des consommations
• En cours de développement…
II.3. Design Builder - Entrées
Bâti
• Bibliothèque de matériaux et vitrages très exhaustive
• Interface graphique 3D avec saisie 3D
Scénarios d’utilisation
• Scénarios personnalisables (consigne de température - ventilation - occupation - charges internes - occultation des baies – etc…)
Equipements
• Saisie des équipements de CVC, ECS et éclairage avec grande précision (production, distribution, émission, régulation)
• La saisie se fait par valeurs (puissances, rendements) et graphiquement (synoptiques interactifs)
II.3. Design Builder - Saisie des équipements
Synoptique complet
Détail des équipements
Zonage des équipements
II.4. Récapitulatif des entrées
Perrenoud
• Avantages :
• Saisie rapide et détaillée
• Inconvénients :
• Rendu peu vendeur
• Modifications des métrés fastidieuses
• Scénarios non modifiables
Pléiades
• Avantages :
• Saisie intuitive en 2D à partir de fonds de plan
• Qualité du rendu
• Intégration aisée des masques proches et lointains
• Inconvénients :
• Impossibilité d’intégrer les équipements
Design Builder
• Avantages :
• Saisie intuitive en 3D
• Grande qualité du rendu
• Possibilité de dessiner des géométries complexes en détail
• Saisie des équipements très détaillée
• Inconvénients :
• Temps de saisie plus long
III.1. Perrenoud - Sorties
Bilan thermique
• Déperditions : très détaillées (murs, vitrages, linéiques, ventilation)
• Apports : très détaillés (solaires, internes, occupation)
Besoins
• Besoins conventionnels annuels et mensuels en chaud, froid, et éclairage
Consos
• Consommations conventionnelles annuelles et mensuelles en chaud, froid, ECS, éclairage et auxiliaires
Confort
• Tic : Température Intérieure Conventionnelle atteinte en été
III.1. Perrenoud - Sorties
Répartition des déperditions Besoins mensuels en kWh/m2
Consommations mensuelles en kWhep/m2
III.2. Pléiades - Sorties
Bilan thermique
• Déperditions : globales (total enveloppe + ventilation)
• Apports : détaillés (solaires, internes, occupation)
• Limitation à 40 zones thermiques
Besoins
• Besoins annuels et mensuels en chaud et froid
• Accès au bilan thermique heure par heure sur toute l’année
Consos
• Non calculées par le logiciel
Confort
• Accès aux températures opératives heure par heure sur toute l’année
• Indicateurs de confort (diagramme de Brager)
III.2. Pléiades - Sorties
Evolution des températures sur l’année - plusieurs variantes
Appels de puissance sur la semaine
Températures maximales et taux d’inconfort -
plusieurs variantes
III.3. Design Builder - Sorties
Bilan thermique
• Déperditions : très détaillées (murs, vitrages, ventilation)
• Apports : très détaillés (solaires, internes, occupation)
Besoins
• Besoins annuels et mensuels en chaud et froid
• Accès au bilan thermique heure par heure sur toute l’année
• Réduction du pas de temps jusqu’à la minute
Consos
• Consommations annuelles et mensuelles en chaud, froid, ECS, éclairage et auxiliaires
Confort
• Accès aux températures d’air, radiantes et opératives ainsi qu’à l’hygrométrie, heure par heure sur toute l’année
• Indicateurs de confort (PMV…)
III.3. Design Builder - Sorties
Evolution des températures (air, radiante, opérative, extérieure) Evolution apports internes et solaires
Diagramme de confort CFD – répartition températures / vitesses d’air
III.4. Récapitulatif des sorties
Perrenoud
• Avantages :
• Temps de calcul très court
• Bilan thermique détaillé
• Inconvénients :
• Pas de résultats heure par heure
• Résultats conventionnels pas toujours adaptés à l’usage réel du bâtiment
• Peu d’indications sur le confort d’été
Pléiades
• Avantages :
• Temps de calcul assez court
• Résultats heure par heure
• Outils pour le confort : température opérative, indicateurs
• Inconvénients :
• Aucune information directe sur les consommations
Design Builder
• Avantages :
• Résultats heure par heure, voire minute par minute
• Outils avancés pour le confort : hygrométrie, températures d’air/radiante/opérative, possibilité de CFD
• Calcul des débits d’air naturel
• Inconvénients :
• Temps de calcul long, voire très long
IV.1. Applications et limites
Perrenoud
• Etudes thermiques règlementaires neuf et existant (dépôt PC, certifications…)
• Etudes de faisabilité énergétique
• Calcul des déperditions et apports selon méthode classique (exe : calcul pièce par pièce)
Pléiades
• Audits énergétiques sur l’enveloppe et la programmation du chauffage/rafraîchissement (horaires, consignes)
• Confort d’été (températures opératives) : certification HQE…
• Optimisation de la production : scénarios de relance…
• Calcul d’éclairement naturel
Design Builder
• Audits énergétiques sur l’enveloppe et la programmation du chauffage/rafraîchissement (horaires, consignes)
• Audit sur les équipements
• Confort d’été détaillé (hygrométrie, vitesses d’air, répartition spatiale)
• Optimisation de la production : scénarios de relance…
• Calcul d’éclairement naturel (FLJ)
IV.2. Bâtiments « classiques »
Logements - Rendu Pléiades
Ecole - Rendu Design Builder classique Bureaux - Rendu Design Builder avec textures
IV.2. Bâtiments « classiques »
Perrenoud Pléiades Design Builder
Résultats Temps Résultats Temps Résultats Temps
Saisie et
rendu bâti Rendu métré
2-3 j
max. Rendu 3D complet
2-3 j
max.
Rendu 3D complet +
textures
2-3 j
max.
Saisie
équipements
Détaillée mais limitée
aux systèmes RT 1 j En développement -
Détaillée et quasi-
illimitée 1 à 3 j
Bilan
thermique Très détaillé
sec
Moyennement
détaillé
40 zones max.
min Très détaillé
min
Besoins /
Consos
Besoins / Consos
Ch-Fr-Ecl-ECS-Aux
Annuels / Mensuels 2-3
min
max.
Besoins
Ch-Fr-Ecl
Horaires
min
Besoins / Consos
Ch-Fr-Ecl-ECS-Aux
Horaires 5 min
à 2 h
+ qq h
si CFD
Confort Tic
Top
Horaire
Tair / Trad / HR
Horaire
Eclairement
naturel - Autonomie Autonomie / FLJ
IV.3. Hall industriel
Perrenoud Pléiades Design Builder
Résultats Temps Résultats Temps Résultats Temps
Saisie et
rendu bâti Rendu métré 1 j Rendu 3D complet
1-2 j
max.
Rendu 3D complet +
textures
1-2 j
max.
Saisie
équipements
Détaillée mais limitée
aux systèmes RT 1 j En développement -
Détaillée et quasi-
illimitée 1 à 2 j
Bilan
thermique Très détaillé
sec
Moyennement
détaillé
40 zones max.
min Très détaillé
min
Besoins /
Consos
Besoins / Consos
Ch-Fr-Ecl-ECS-Aux
Annuels / Mensuels 2-3
min
max.
Besoins
Ch-Fr-Ecl
Horaires
2-3
min
Besoins / Consos
Ch-Fr-Ecl-ECS-Aux
Horaires
qq min
+ qq h
si CFD Confort Tic
Top
Peu adapté aux
grands volumes
Tair / Trad / HR
+ répartition spatiale
T° et vitesse d’air
+ calcul ventil. nat.
Eclairement
naturel - Autonomie Autonomie / FLJ
IV.4. Médiathèque en zone tropicale
Perrenoud Pléiades Design Builder
Résultats Temps Résultats Temps Résultats Temps
Saisie et
rendu bâti
Etude impossible :
limité aux bâtiments situés en
France métropolitaine
Etude non pertinente :
hygrométrie non prise en
compte
Rendu 3D complet +
textures 3 j
Saisie
équipements
Détaillée et quasi-
illimitée 2 j
Bilan
thermique Très détaillé
min
Besoins /
Consos
Besoins / Consos
Ch-Fr-Ecl-ECS-Aux
Horaires
3 h
+ qq h
si CFD Confort
Tair / Trad / HR
Horaires
+ répartition spatiale
T° et vitesse d’air
Eclairement
naturel Autonomie / FLJ
IV.5. Piscines - Thermes
Centre aquatique - Perspectives archi
Centre thermal - Perspective archi
Centre aquatique – Rendu Design Builder Centre thermal – Rendu Design Builder
IV.5. Piscines - Thermes Perrenoud Pléiades Design Builder
Résultats Temps Résultats Temps Résultats Temps
Saisie et
rendu bâti Rendu métré 1 j
Rendu 3D
approximatif
1-2 j
max.
Rendu 3D complet +
textures 3 j
Saisie
équipements Impossible - En développement -
Détaillée et mais
limitée 1 à 2 j
Bilan
thermique Très détaillé
sec
Moyennement
détaillé
40 zones max.
min Très détaillé
min
Besoins /
Consos
Etude impossible :
bâtiments non soumis
à la RT, scénarios
d’utilisation
inexistants
-
Impossible :
hygrométrie non
prise en compte
-
Impossible :
traitement d’eau et
évaporation des
bassins non pris en
compte
-
Top
Peu adapté aux
grands volumes qq
min
Tair / Trad
+ répartition spatiale
T° et vitesse d’air :
approximation
possible
2 h +
qq h si
CFD
Confort
Autonomie Autonomie / FLJ Eclairement
naturel
V. Conclusion
• Trois logiciels modulables aux fonctionnalités différentes et
complémentaires
• La tendance est à une mutualisation des fonctionnalités en un seul
logiciel
• Il existera toujours des limites tant que la recherche évoluera et que
des nouvelles technologies verront le jour
• La modélisation reste un outil théorique, la réalité de l’exploitation
d’un bâtiment est difficile à prévoir…