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1 Guide de bonnes pratiques STD Hypothèses de simulation Guide de bonnes pratiq

1 Guide de bonnes pratiques STD Hypothèses de simulation Guide de bonnes pratiques pour la réalisation de STD Septembre 2018 2 Guide de bonnes pratiques STD Hypothèses de simulation Table des matières 1. Introduction ..................................................................................................................................... 4 2. Hypothèses de simulation ............................................................................................................... 5 2.1. Données météorologiques, situation géographique et emplacement ................................... 6 2.2. Géométrie, échantillonnage et zonage du bâtiment .............................................................. 6 2.3. Enveloppe et étanchéité à l’air ................................................................................................ 7 2.3.1. Matériaux ............................................................................................................................ 7 2.3.2. Ponts thermiques ................................................................................................................ 8 2.3.3. Parois vitrées ....................................................................................................................... 8 2.3.4. Volets et protections solaires .............................................................................................. 8 2.3.5. Etanchéité à l’air .................................................................................................................. 9 2.4. Fonctionnement du bâtiment ............................................................................................... 11 2.4.1. Consignes de températures............................................................................................... 11 2.4.2. Ventilation hygiénique ...................................................................................................... 13 2.4.3. Transferts aérauliques entre zones thermiques ............................................................... 13 2.4.4. Surventilation naturelle et/ou mécanique ........................................................................ 13 2.4.5. Usage et Occupation ......................................................................................................... 15 • Le cas du logement ....................................................................................................................... 15 • Le cas du tertiaire .......................................................................................................................... 17 • Occupation .................................................................................................................................... 17 • Eclairage ........................................................................................................................................ 19 • Autres gains internes ..................................................................................................................... 21 2.4.6. Confort thermique ............................................................................................................. 22 3. Résultats, indicateurs et objectifs ................................................................................................. 24 3.1. Présentation des hypothèses de modélisation ..................................................................... 24 3.2. Présentation des résultats et indicateurs .............................................................................. 25 3.2.1. Performance énergétique ................................................................................................. 25 3.2.2. Confort thermique ............................................................................................................. 32 4. Méthodologie de modélisation ..................................................................................................... 37 4.1. Phasage.................................................................................................................................. 37 4.2. Simulation de variantes d’optimisation ................................................................................ 39 4.3. Simulation de cas extrêmes................................................................................................... 40 5. Sources .......................................................................................................................................... 42 6. Annexes ......................................................................................................................................... 43 3 Guide de bonnes pratiques STD Hypothèses de simulation Annexe 1 : Surface de plancher nette par personne selon différentes sources ............................... 43 Annexe 2 : Charge interne liée à l’occupation en fonction du niveau d’activité .............................. 45 Annexe 3 : Niveau d’éclairement par type de local suivant la norme EN15251 ............................... 46 Annexe 4 : Débit de ventilation hygiénique par type de local et par catégorie de bâtiments ......... 47 Annexe 5 : Plage de température pour le chauffage et le rafraîchissement par type de local et par catégorie de bâtiments ..................................................................................................................... 52 Annexe 6 : Densité de puissance d’éclairage pour des locaux spécifiques (ASHRAE 2009) ............. 53 Annexe 7 : Résistance thermique de différentes pièces de vêtements ............................................ 54 Annexe 8 : Métabolisme d’activité en W/m² (1 met = 58 W/m²) ..................................................... 55 Annexe 9 : Extrait de la norme EN12464 relative à l’éclairage en milieu non résidentiel ................ 57 4 Guide de bonnes pratiques STD Hypothèses de simulation 1. Introduction La Simulation Thermique Dynamique est un outil au service de la conception performante des bâtiments. Le thermicien doit définir de manière judicieuse et réaliste les hypothèses de simulation, modéliser le projet sur un logiciel, définir différents scénarios et analyser les résultats obtenus afin de proposer des modifications et optimisations structurelles ou techniques. Les deux principales approches sont de limiter les surchauffes estivales et d’estimer les consommations énergétiques globales, notamment les besoins de chauffage et de climatisation. Le présent document, réalisé par Surya Consultants, est un guide de bonnes pratiques pour la réalisation de simulations thermiques dynamiques. Un document complémentaire synthétisera les attentes pour la réalisation de STD dans le cadre de la démarche BDM. Il traitera : • Des hypothèses à prendre en compte pour la réalisation de ces études • Des résultats, indicateurs et sorties graphiques à fournir • De la méthodologie de modélisation Il est important de noter que le choix du logiciel de Simulation Thermique Dynamique n’est pas imposé dans le présent guide. Cependant, tous les logiciels actuels ne permettent pas forcément de modéliser aisément le contenu de ce guide ou d’obtenir les résultats demandés. Il revient au prestataire d’être correctement équipé et formé à l’utilisation des outils, ainsi que de posséder les compétences suffisantes pour réaliser ce type d’études. 5 Guide de bonnes pratiques STD Hypothèses de simulation 2. Hypothèses de simulation Une étude de simulation thermique dynamique consiste en une modélisation avec un pas de temps réduit (horaire ou plus faible) permettant de rendre compte du comportement thermique dynamique d’un bâtiment, généralement sur une année. L’objectif étant de pouvoir appréhender ses consommations d’énergie et son niveau de confort. La réalisation de ce genre d’études nécessite un grand nombre d’informations ayant attrait : • A l’emplacement géographique du bâtiment (situation et orientation) ainsi que dans son environnement immédiat, • A sa géométrie, • A son enveloppe et à son niveau d’étanchéité à l’air, • A l’usage et l’occupation réelle ou prévisionnelle des locaux. Cette partie du présent guide a pour but de lister et définir les hypothèses à prendre en compte pour l’ensemble de ces éléments lors de la réalisation de simulations thermiques dynamiques. Cette étape est donc essentielle car elle est garante de la pertinence des résultats des études. 6 Guide de bonnes pratiques STD Hypothèses de simulation 2.1. Données météorologiques, situation géographique et emplacement Le choix des données météorologiques pour la réalisation de simulation thermique dynamique peut impacter considérablement les résultats. Le prestataire devra réaliser pour chaque variante : • Une Simulation Thermique Dynamique sur base d’un fichier météorologique horaire décadaire (données moyennes sur 10 dernières années). Ce fichier devra correspondre à l’emplacement exact du bâtiment. • Une Simulation Thermique Dynamique sur base d’un fichier météorologique caniculaire, l’année 2003 faisant référence. L’objectif est de pouvoir évaluer le comportement moyen du bâtiment et notamment sa réaction en termes de confort hors de la période de chauffage et/ou de besoins de climatisation face à un épisode caniculaire ou au réchauffement climatique. L’étude devra nécessairement intégrer la topographie du site d’implantation du bâtiment afin de corriger les données d’ensoleillement selon les masques lointains présents. Les fichiers météorologiques utilisés devront nécessairement correspondre à l’emplacement exact du bâtiment. Il devra donc être généré par un logiciel spécialisé (Meteonorm par exemple) ou devra faire l’objet d’une acquisition auprès d’un organisme reconnu (Meteofrance par exemple). Si le bâtiment faisant l’objet de l’étude se trouve dans un environnement avec des masques proches (bâtiments adjacents, végétation, …) et/ou lointains (topographie), ces derniers devront nécessairement être évalués par un relevé de masques sur place afin de pouvoir corriger les données d’ensoleillement par façade. Le prestataire devra fournir un visuel 3D tenant compte de ces masques. 2.2. Géométrie, échantillonnage et zonage du bâtiment Le zonage thermique du bâtiment consiste en un découpage en zones thermiquement homogènes du bâtiment. Il permet de définir les mêmes hypothèses d’occupation, d’utilisation et de fonctionnement communs à différents locaux du bâtiment. Les résultats sont alors disponibles pour ces regroupements de locaux, ou par zone thermique. La précision du modèle de STD dépend du zonage thermique réalisé. Suivant l’état d’avancement du projet, il sera attendu différents niveaux de détails de la part des prestataires : • En phase Esquisse, il sera accepté un calcul statique de besoins de chauffage (par exemple selon la norme EN13790) afin de dégager les grandes tendances de performance de l’enveloppe. Une simulation thermique dynamique pourra cependant être réalisée soit en modélisant le bâtiment comme une unique zone thermique soit en définissant un échantillon représentatif de zones, c’est-à-dire par typologie de pièces. Le but de cette étape est de fixer les grandes lignes en termes de choix constructif, et d’approche bioclimatique. Les indicateurs attendus sont listés dans le paragraphe « Les résultats, indicateurs et objectifs ». 7 Guide de bonnes pratiques STD Hypothèses de simulation • En phase APS, il sera attendu un modèle complet du bâtiment pour lequel le découpage en zones thermiques pourra regrouper des locaux thermiquement homogènes et adjacents. Note : Il est ici entendu que le zonage du bâtiment en phase APS pourra être simplifié afin de faciliter la saisie par le prestataire, notamment selon la complexité du projet. Il faudra cependant être vigilant au regroupement réalisé et définir les justifications qu’il devra fournir pour valider le zonage réalisé. Toutefois, et en anticipation des phases suivantes, cette simplification n’est pas indispensable. • Dès la phase APD, il sera attendu un modèle complet du bâtiment pour lequel le découpage en zones thermiques correspondra à autant de zones thermiques que de locaux distincts.1 Ceci afin de pouvoir disposer d’une meilleure précision de calcul et de sorties logicielles pour un maximum de locaux présent dans le bâtiment (puissance de chauffage et/ou de climatisation, évolutions de température, indicateurs de confort, …). Une analyse globale des résultats sera attendue et le prestataire sélectionnera les zones qu’il jugera les plus représentatives (zones particulièrement sensibles, à occupation majoritaire, …) pour une analyse par zone. (voir partie 3.Résultats, indicateurs et objectifs) Note : Dans le cas du logement collectif, il sera accepté une zone thermique par logement. Des logements pourront être regroupés s’ils présentent la même orientation, la même surface vitrée, les mêmes protections solaires, la même typologie et la même localisation dans le bâtiment (RDC/intermédiaire/dernier étage) Pour le niveau OR, concernant les logements, un découpage en au moins 2 zones par logement est demandé : Une zone nuit comprenant les chambres, et une zone jour comprenant les autres pièces. Dans le tertiaire, et suivant les projets, des regroupements seront acceptés sur justifications. 2.3. Enveloppe et étanchéité à l’air 2.3.1. Matériaux Le prestataire devra utiliser les matériaux disponibles dans les bibliothèques de la règlementation thermique en vigueur et/ou des matériaux uploads/Ingenierie_Lourd/ guide-bonnes-pratiques-std-2018.pdf