Présentation
Auteur(s)
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Louis BERTOLO : Ingénieur en chef au Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB)
-
Bernard BOURGES : Ingénieur Civil des Mines, Docteur-Ingénieur, Consultant
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Lire l’articleINTRODUCTION
Ln bâtiment doit répondre aux exigences qui sont liées à sa destination : celles de l’homme dans sa vie privée pour le logement ou dans sa vie professionnelle pour l’atelier ou le bureau, celles de l’animal pour le bâtiment d’élevage, des marchandises pour le lieu d’entreposage ou de stockage, etc. Et, dans chaque cas, les exigences peuvent être de nature et de degré différents : confort acoustique ou hygrothermique, éclairage, pureté de l’air, accessibilité, sécurité, économie d’énergie, etc.
Certaines de ces exigences ne sont pas discutables comme le taux d’oxyde de carbone dans l’air que l’on respire, d’autres sont liées à des considérations économiques ou culturelles comme celles relatives au confort. Cependant, quelles que soient ces exigences, le bâtiment doit y répondre là où il est construit, c’est-à-dire compte tenu des données naturelles et climatiques du lieu.
Aussi, la satisfaction de la plupart de ces exigences repose sur la connaissance et l’appréciation des effets liés au climat extérieur. De ce point de vue, toutes les exigences ne s’expriment pas sous la même forme, et leur satisfaction doit intégrer la notion de risque raisonnable.
Par exemple, dimensionner une installation de chauffage ou de climatisation sur la base du jour le plus froid ou le plus chaud observé de mémoire d’homme n’est pas économiquement acceptable, parce qu’il est tolérable que la température de confort puisse être dépassée pendant une durée limitée sans entraîner de risque majeur. Par contre, le raisonnement n’est plus le même lorsqu’il s’agit de stabilité ou de résistance aux séismes.
La satisfaction des exigences de confort thermique et d’économie d’énergie qui nous préoccupent ici repose sur la connaissance des phénomènes climatiques que sont la température, l’humidité de l’air, le vent et les rayonnements ; les autres données sont de moindre importance pour le bâtiment en France. La conception du bâtiment, c’est-à-dire l’isolation thermique, la protection solaire, les dispositifs de chauffage, de climatisation et de ventilation, doit être telle que les exigences soient satisfaites pour un ensemble de conditions particulières du climat, propres à chaque exigence.
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Climat5. Données climatiques utilisées dans les programmes de simulation
Les techniques de simulation sur ordinateur connaissent depuis quelques années un développement important en génie climatique. La simulation dynamique consiste à suivre le comportement thermique du bâtiment et /ou du système au fil du temps. Chaque composant est représenté par un ensemble d’équations (algébriques, différentielles ou aux dérivées partielles). Ces équations sont discrétisées et résolues à chaque pas de temps en fonction de l’état antérieur du système et des sollicitations extérieures. Cette approche est nécessaire pour estimer le bilan énergétique de systèmes soumis à des sollicitations variables et complexes, comme c’est le cas des sollicitations météorologiques. Elle est particulièrement indiquée pour les systèmes où interviennent des phénomènes d’accumulation / restitution de chaleur. Elle permet de tenir compte du fonctionnement dynamique des régulations. Cela n’a été rendu possible que grâce au formidable développement des moyens de calcul automatiques.
Certains de ces modèles sont largement répandus : citons par exemple TRNSYS, DOE2 ou, en France, CODYBA, etc. [51]. Ces modèles sont restés longtemps du domaine des laboratoires ; ils sont présents actuellement dans de nombreux bureaux d’études ; leur percée s’accentue encore avec l’apparition de modèles de simulation réduits tels CASAMO-CLIM, SIMULA, OASIS, COMFIE en thermique du bâtiment [51]. Il est bon de savoir, en outre, que derrière de nombreuses méthodes de calcul simplifiées (telles les méthodes de calcul...
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