Simulations numériques et maquette BIM

Modélisation Thermique Dynamique

La modélisation thermique dynamique d’un équipement permet d’analyser le confort d’été (simulation thermique dynamique – STD) et de calculer, à priori, les consommations (simulation énergétique dynamique – SED).

La modélisation thermique dynamique est un outil d’analyse qui permet de simuler l’évolution temporelle des besoins énergétiques et/ou du confort thermique d’un projet.

L’objectif de la modélisation thermique dynamique est de comprendre le comportement thermique d’un bâtiment afin d’en optimiser la conception ou la rénovation au regard des besoins de chauffage et du confort d’été.

Estimation des consommations d’un équipement – SED

La simulation énergétique dynamique (SED) prend en compte de nombreux paramètres comme : la conception du bâti (isolation, orientation, ponts thermiques…), les différents apports internes et externes (solaire, occupants, activités…), les systèmes énergétiques (rendement, débit…) et les usages (fréquentation, taux d’occupation, typologies d’activités…). Les besoins thermiques par pièce et des bassins, les besoins en eau chaude sanitaire, les consommations électriques des ventilateurs, pompes, éclairages et équipements sont calculés au pas de temps fin  sur une période d’un an.

Des variantes peuvent être étudiées afin d’évaluer l’impact des différentes solutions techniques sur les consommations.

A partir de ces consommations, les charges d’exploitation peuvent être estimées et l’impact environnemental évalué, notamment en ce qui concerne les émissions de CO₂.

L’objectif est d’estimer les consommations réelles d’énergie à partir des informations sur l’enveloppe du bâtiment, de son inertie, des systèmes énergétiques (quelle que soit l’énergie exploitée et en prenant en compte les apports gratuits externes ou internes), du comportement des occupants et du climat local.

Evaluation du confort thermique

En plus de l’estimation des consommations, il est possible d’appréhender, par la modélisation, les conditions hygrothermiques dans le bâtiment afin de garantir le confort des occupants. En effet, la modélisation fine du bâtiment, de ses performances thermiques, de ses systèmes techniques et de son utilisation permet d’estimer la température et l’hygrométrie à l’intérieur à tout moment de l’année en fonction des conditions météorologiques (températures extérieures, vents, ensoleillement, ventilation, occupants et typologie d’activités, éclairages…).

Pendant les phases de conception, une analyse du confort d’été est menée pour:

• vérifier  le pourcentage de temps d’inconfort sur le temps d’occupation du local,
• concevoir et dimensionner des protections solaires de type casquette ou brise-soleil et les ouvrants
• optimiser les facteurs solaires des vitrages.

Cette étude est souvent menée en parallèle d’une une étude d’éclairement naturel dans laquelle un calcul des facteurs lumière du jour (FLJ) et d’autonomie lumineuse est réalisé afin de trouver le meilleur compromis entre confort thermique et apports de lumière naturelle.

Nos simulations thermiques dynamiques sont réalisées avec le logiciel Design Builder v6. Le logiciel se base sur le moteur de calcul EnergyPlus, certifié ASHRAE

Modélisation – mécanique et dynamique des fluides (CFD)

La modélisation CFD (Computational Fluid Dynamics) consiste à utiliser des méthodes numériques afin de calculer les caractéristiques d’un écoulement de fluides.

Applicable au bâtiment, elle prédit à un instant T, et selon les conditions aux limites définies, la vitesse de l’air probable, sa température et la pression en tout point de la zone étudiée.

Une telle simulation constitue un outil pertinent d’aide à la conception du traitement d’air, dans la halle bassins par exemple :

• Validation du principe de traitement d’air (emplacement des soufflages et reprises) pour éviter les « zones mortes » et assurer un brassage suffisant dans l’ensemble du local ;
• Vérification du soufflage sur les zones à risque de condensation pour limiter ce phénomène ;
• Vérification de la distribution homogène des températures ;
• Evaluation des vitesses dans les zones de passage afin qu’elles ne nuisent pas au confort des usagers.

Nos CFD sont réalisées avec le logiciel Design Builder v6. Le moteur CFD de Design Builder a été développé autour de l’algorithme SIMPLER, qui appartient à l’une des familles les plus utilisées de méthode de résolution CFD.

Modélisation Numérique du Bâtiment – BIM

Le BIM, ou maquette numérique est un fichier numérique qui concentre l’ensemble des informations techniques d’un ouvrage.

Dans ce cadre, la conception des systèmes (CVC, traitement d’eau, électricité et plomberie) est basée sur un modèle numérique partagé par l’ensemble des acteurs du projet.

Qu’est-ce que le BIM ?

Notre équipe utilise le logiciel REVIT MEP qui est spécialisé dans la conception des réseaux et qui a été développé spécialement pour la conception BIM.

L’intégration de cet outil permet des échanges facilités entre différents logiciels afin de réaliser des études spécifiques.

ethis mène depuis 2015 la conception de la plupart des projets (neuf ou réhabilitation), et toutes les études de locaux techniques sous REVIT MEP, permettant ainsi une meilleure appréhension de l’agencement dans l’espace (vues en 3D) des équipements, gaines, chemins de câbles… et de la réalisation des installations.

100% du personnel ethis a été sensibilisé à la maquette numérique. Les dessinateurs-projeteurs et chargés d’affaires référents ont suivi les formations spécifiques.