utilisation de solene pour la modélisation des besoins énergétiques

UTILISATION DE SOLENE
POUR LA MODÉLISATION
DES BESOINS
ÉNERGÉTIQUES DES
BÂTIMENTS À L’ÉCHELLE
D’UN QUARTIER
Adrien Gros, LaSIE, Université de la Rochelle
1
•
Présentation d’EnvibatE
•
Calcul des échanges radiatifs à
partir de Solene
•
Cas d’application
2
Présentation d’EnviBatE
3
Modéliser les bâtiments avec
l’environnement urbain
Canopée urbaine
Rayonnement solaire direct
Rayonnement solaire réfléchi
Bâtiments
Sollicitations climatiques :
 Température
extérieure
 Ensoleillement
 Flux GLO
 Vitesse d’air
Rayonnement solaire diffus
Rayonnement de grandes longueurs d’onde
Vent dominant
Action des bâtiments sur
la canopée urbaine
4
Objectif d’EnviBatE
Développer un modèle couplé microclimat urbain-bâtiment
pour le calcul annuel des besoins énergétiques des
bâtiments d’un quartier
Sollicitations
climatiques
Modèle simplifié de la
canopée urbaine
Modèle réduit de
thermique des bâtiments
Sollicitations dues
aux bâtiments
5
EnvibatE
Rayonnement
solaire direct
et diffus
Vitesse
air
Besoins énergétiques des
bâtiments
Températures d’air extérieurs
6
Représentation du quartier
Canopée urbaine Cellules extérieures
Surfaces Bâtiments Locaux
EnviBatE :
• Cellules extérieures : calcul températures d’air extérieur
• Locaux : calcul des besoins énergétiques ( ou températures intérieurs)
• Surfaces : calcul températures surfaces extérieurs
7
Maquettes numériques et maillages
Maillage surfacique
Sols:
Triangle and quadrangle sets
Maillage volumique
prismes and hexahedres
Hauteur d’étage uniforme pour l’ensemble du quartier
8
Calcul des températures de surfaces
Te,i
ECLOe,i
φce,i
EGLOe,i
Tse
φpe,i
Tsi
Bilan thermique d’un local
φpi,i
Dv
Te
Bilan thermique d’une
cellule d’air extérieure
Qint
ILWi,i
φci,i
ISWe,i
Tc
Tsi,i
P
Tse,i
Φ2
Φ1
Tk
Φ3
Tse,i
Charge thermique
Température d’air extérieur
9
Calcul des échanges
radiatifs à partir de Solene
10
Calcul du rayonnement solaire direct et diffus dans Solene
triangulation
Projection de la scène sur chaque facette triangulaire
Éclairement solaire direct
Éclairement solaire diffus
Modèle de voûte céleste
géodésique
11
Calcul du rayonnement solaire réfléchi et du
rayonnement de grande longueur d’onde dans Solene
Maquettes
du quartier
Facteur de formes
Rayonnement solaire
direct + diffus
Température de
surface des parois
Méthode des radiosités
Lois de Stefan-Boltzmann
Rayonnement solaire
réfléchi
Rayonnement de grande
longueur d’onde
12
Calcul du rayonnement solaire direct et diffus dans EnviBatE
Rayonnement solaire direct et diffus agrégés sur chaque face
13
Calcul du rayonnement solaire réfléchi et du
rayonnement de grande longueur d’onde dans EnviBatE
EnvibatE
Maquettes
du quartier
Rayonnement
solaire direct +
diffus
Facteur de formes
Température de
surface des parois
Méthode des radiosités
Linéarisation des éclairements GLO
Rayonnement solaire réfléchi
Rayonnement de grande longueur d’onde
14
Cas d’application
15
Cas d’étude: quartier Pin Sec Nantes
Nantes
542 m
Pin Sec
482 m
Nantes
136 000 m²
49 bâtiments
16
Analyse du microclimat
Fichier météorologique :
20 juillet à 14h
Température de 33,2°C
Nord
Fichier
météorologique :
243 degrés-heures
supérieurs à 26°C
Nombre de
Température
degrés-heures
d’air supérieurs
extérieur à 26°C
Absorption du rayonnement solaire par les parois :
 Augmentation des températures de surface
 Augmentation de la température de l’air au niveau du sol
17
Analyse du microclimat
Vents dominants
Fichier
météorologique :
243 degrés-heures
supérieurs à 26°C
Vent dominant Ouest
et Nord-Ouest :
 Les zones à la
frontière Ouest et
Nord-Ouest sont plus
fraîches
Nombre de degrés-heures supérieurs à 26°C ( 0m < Z < 3m)
18
Analyse des besoins en climatisation
16,5 kWh/m²
8,3 kWh/m²
11,7 kWh/m²
Zones thermiques intérieures les plus impactées :
• Étages supérieurs
• Rez-de-chaussée
19
MERCI
20

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