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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. PÉRIMÈTRE
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. ENTRÉES : ACQUISITION
ET TEMPS DE MISE EN
ŒUVRE
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.1. Perrenoud - Saisie du bâti
Métré ligne par ligne
II.1. Perrenoud - Saisie des équipements
Arborescence des équipements et saisie par valeurs
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.2. Pléiades - Saisie du bâti
Saisie 2D
Rendu 3D
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 du bâti
Saisie 3D
Rendu 3D
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. SORTIES : RÉSULTATS ET
TEMPS DE CALCUL
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. APPLICATIONS ET LIMITES
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
Perspectives archi Rendu Pléiades
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
Perspectives archi Rendu Design Builder
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
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…
Merci de votre attention
