E078 – qu est ce qu une simulation thermique dynamique

La STD, une aide à la conception énergétique du bâtiment

La simulation thermique dynamique (STD) est une technique qui sert à étudier sur quelques jours voire une année entière, heure par heure, l’évolution de la température au sein d’un bâtiment au fil des saisons. Le comportement thermique prévisionnel de la future construction est modélisé informatiquement. Et il fait l’objet d’une observation détaillée et suivie sur un laps de temps prédéfini.

Mais au fait, qu’est-ce qui différencie l’étude réglementaire (RT 2012) de la simulation dynamique ? Et pourquoi les confond-on souvent ? Réponses.

Différences entre l’étude réglementaire RT 2012 et la STD

Ces deux études sont souvent confondues entre elles parce qu’elles ont les mêmes finalités : réduire de manière conséquente la consommation énergétique (chauffage, climatisation, éclairage), ainsi que l’impact environnemental du bâtiment.

Toutefois, leurs différences résident au niveau de leurs modes de calcul et de leurs objectifs respectifs.

Qu’est-ce qu’une simulation thermique dynamique ?

Étude thermique réglementaire 

Tous nouveaux bâtiments se doivent de respecter les exigences réglementaires en vigueur. Pour être en règle, on fait généralement appel à un bureau d’études compétent. Il se charge de réaliser une étude thermique à deux moments clés de la vie du projet :

  1. Durant sa phase d’élaboration, en vue de l’obtention du permis de construire.

  2. A l’achèvement des travaux, afin que l’ouvrage soit assuré de recevoir l’attestation de conformité à la RT 2012.

Ce diagnostic réglementaire est rendu obligatoire depuis la mise en vigueur de la RT 2012 en janvier 2013. La vérification de la conformité réglementaire des bâtiments concernés en constitue le principal objectif. Elle s’effectue via les trois indices clés suivants :

  • Le Bbio (Besoin bioclimatique).

  • Le Cep (consommation d’énergie primaire).

  • Le Tic (température intérieure conventionnelle).

Un test d’étanchéité à l’air est de même exigé.

Contrairement à celles de la STD (voir plus bas), les données en entrée pour le diagnostic réglementaire (RT 2012 ou RT existant) sont non modifiables. Lors de la mise en œuvre des travaux, le constructeur est tenu de respecter les résultats de cette étude. Celle-ci n’a pas vocation à aider à la conception énergétique des bâtiments.

La simulation thermique dynamique

Nous l’avons vu, elle permet de projeter l’ouvrage dans son futur environnement. Prenant en compte nettement plus de paramètres que l’analyse réglementaire, la simulation dynamique permet de prévoir le comportement thermique de l’ouvrage, par exemple sur un an et selon un pas horaire. Ce qui fait d’elle une aide précieuse pour :

  • Optimiser le concept architectural du bâtiment.

  • Minimiser la consommation d’énergie primaire de l’ouvrage.

Comme nous le verrons plus loin, le thermicien et le maître d’œuvre peuvent parfaitement changer les paramètres d’entrée afin d’étudier différentes variantes simulées par cette étude dynamique.

Modélisation dynamique : les paramètres entrant en ligne de compte

Cette analyse inclut tous les paramètres qui pèsent sur le bilan thermique du bâti. Citons entre autres :

  • L’altitude et la localisation géographique de la construction.

  • L’enveloppe du bâtiment (étanchéité, isolation, caractéristiques hygrothermiques, aération et ventilation…).

  • L’orientation de l’édifice, dans le but d’exploiter (ou au contraire d’éviter pour prévenir la surchauffe) au mieux le rayonnement solaire et la lumière naturelle.

  • Les types de protections solaires.

  • L’inertie de la construction, c’est-à-dire sa capacité à emmagasiner puis à restituer la chaleur à l’intérieur du logement.

  • Les ponts thermiques.

  • Les apports calorifiques internes (occupants, appareils ménagers, éclairage…) et externes (soleil).

  • La transmission de la chaleur à travers les parois opaques (délimitant les locaux à l’intérieur du logement) et vitrées (vitrage simple, double, triple).

  • Le système de chauffage et les différents matériaux d’isolation.

  • Les caractéristiques de l’air extérieur (température, taux d’humidité…).

  • Les types de sol et de toiture.

Bref, toutes les variables pouvant influer sur le comportement de l’ouvrage sont prises en compte dans le calcul de la simulation dynamique. Ceci afin de pouvoir estimer, de manière la plus juste possible, la consommation énergétique du bâti telle qu’elle pourrait l’être dans la réalité.

Calcul de consommation réalisé au cas par cas

L’ensemble des paramètres de la STD étant modifiable en entrée, le thermicien a la possibilité d’évaluer la consommation au cas par cas, afin d’optimiser le confort et la performance énergétique de votre future habitation.

Durant cette opération, le bâtiment modélisé en 3D est plongé dans un modèle de climat et de météorologie simulé par des algorithmes. Les incidences du soleil, les sollicitations thermiques extérieures, l’humidité relative, entre autres, figurent parmi les nombreuses données à paramétrer. Cet examen tient également compte du mode de vie des occupants et de leur manière d’utiliser chaque partie du logement.

Le calcul de simulation thermique dynamique vise à connaître le comportement énergétique prévisionnel de la nouvelle construction au pas de temps horaire de la période d’analyse.

La nature des matériaux utilisés pour l’enveloppe du bâti, les parois intérieures (opaques et vitrées), l’isolation, etc., figure parmi les variables les plus importantes. Cet outil au service de la conception permet ainsi une véritable collaboration entre l’architecte et le thermicien en amont.

Les applications de cet outil

La simulation thermique dynamique permet notamment de :

  • Analyser le confort d’été en l’absence de climatisation.

  • Quantifier les besoins de chauffe, de climatisation et d’éclairage.

  • Estimer les consommations prévisionnelles pour ces différents postes.

L’objectif de cet examen est d’optimiser les choix techniques et énergétiques du projet. Il présente cependant quelques limites, qui dépendent surtout de la pertinence des données d’entrée et des hypothèses de base.

Recourir à un thermicien compétent, maîtrisant parfaitement cet outil, est de ce fait primordial. Solliciter cette expertise très tôt dans la phase de conception, idéalement dès l’esquisse, permet en outre d’en tirer le meilleur parti.

Notons que la STD s’applique aussi bien à une construction neuve qu’en rénovation.

Vous êtes propriétaire et vous souhaitez connaître les défauts de construction de votre maison avant de vous lancer dans de la rénovation ? Afin de mettre en évidence les zones de votre habitation par lesquelles s’échappe la chaleur, vous pouvez faire réaliser une analyse thermographique du bâti par un professionnel reconnu. Celle-ci s’effectue à l’aide d’une caméra. À l’issue de cette analyse, l’expert pourra vous prodiguer des conseils sur les types de travaux à entreprendre, afin de vous aider à réduire au mieux votre consommation énergétique.

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