Qu’est ce que la simulation thermique dynamique (STD) ?

C’est un outil d’analyse dynamique qui permet d’évaluer de manière détaillée les besoins énergétiques et le confort thermique d’un bâtiment, d’hiver comme d’été.

Pourquoi une STD ?

Un bâtiment à très faible consommation d'énergie ne se comporte pas comme les bâtiments traditionnels. Une modélisation fine de son comportement est nécessaire pour optimiser sa conception au regard des besoins de chauffage et du confort d'été.

En effet, des phénomènes auparavant négligeables dans les bâtiments à 250 kWh/m².an de besoins de chauffage deviennent de première importance dans les Bâtiment Basse Consommation (avec environ 30 kWh/m².an de besoins de chauffage) : le traitement des ponts thermiques, la gestion des apports solaires et internes, l'étanchéité du bâtiment...

De plus, un bâtiment très isolé est davantage sujet aux surchauffes estivales de par un effet « Thermos ». Il est alors essentiel de minimiser les apports solaires et internes, de maximiser l'inertie et de mettre en place une stratégie de rafraîchissement naturel efficace.
Il devient donc nécessaire de quantifier à l'avance les impacts de la conception architecturale sur les besoins de chauffage et le confort d'été. C'est là l'intérêt de la simulation thermique dynamique (STD).

Que mesure la STD ?

La simulation thermique dynamique simule au pas de temps horaire le métabolisme du bâtiment en fonction de la météo, de l'occupation des locaux,...Au final, on accède aux températures, aux besoins de chauffage et de climatisation, aux apports solaires...heure par heure dans les différentes zones prédéfinies du bâtiment.
La STD permet de prendre en compte l'inertie thermique du bâtiment, les ponts thermiques, le comportement des usagers, la stratégie de régulation et de mener les études de sensibilités afférentes.
La STD permet donc d'identifier et de quantifier l'impact des différentes fuites énergétiques (ponts thermiques, infiltration, ventilation...) afin de valider les concepts et solutions techniques retenues.

Pour quel bâtiment ? Neuf et Rénovation

Une STD est nécessaire lors de la phase de conception d'un projet de construction, afin de valider les objectifs de faible consommation.

Elle l'est aussi dans l'existant quand il s'agit d'établir une stratégie de rénovation. Dans ce dernier cas, plusieurs  STD sont réalisées pour tester différentes solutions techniques à tout niveau (enveloppe, ventilation, chauffage, vitrage, équipement...). On peut trouver l'optimum entre performances et retour sur investissement, et établir une stratégie de rénovation énergétique permettant d'atteindre la performance énergétique avec un temps de retour minimal.

Un exemple…

Paramètres d’entrée  (modélisation du bâtiment et hypothèses d’usage) :

• Structure : orientation, isolation, vitrages, protections solaires, masques…
• Équipements : Systèmes de production d’énergie, ventilation.
• Intérieurs : Occupation, usage, consignes, apports gratuits des équipements…
• Extérieurs : températures, course du soleil, vents, données météo locales…
• Paramètres de sortie  (résultats de l’étude) :
• Évolution des températures heure par heure pour chaque zone du bâtiment.
• Puissance de chauffage ou de froid nécessaire.
• Consommation annuelle des équipements.

À partir de ces résultats, cet outil permet de faire une étude de faisabilité technique en comparant entre elles les différentes solutions techniques à mettre en œuvre sur une construction (enveloppe, isolations, menuiseries, traitement des ponts thermiques, mise en œuvre d'énergies renouvelables, systèmes, fluides...).

Un exemple…