Rôles de la simulation énergétiques des bâtiments
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ENE 6510 Modélisation Énergétique des Bâtiments
Rôles de la simulation énergétiques des bâtiments
Contenu2
Simulation ou modélisation ?
Rôles de la simulation dans la vie d’un bâtiment
Processus de design intégré
Défis
Importance de l’utilisateur (Building Energy Modeler)
Types de logiciels
Modélisation vs. Simulation3
Modélisation Modèle = équations et algorithmes qui représentent les
phénomènes physiques
Simulation Simuler vient du latin simulare (faire semblant), de similis
(semblable, pareil)
Une simulation (sur ordinateur) utilise des modèles pour reproduire le comportement du système simulé
Simulation = processus d’exécuter des modèles et/ou les résultats obtenus
Modélisation4
Conduction [Clarke, 2001]
Simulation5
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
Time
En
erg
y in
pu
t [k
Wh
/d
ay]
Solar to Domestic Hot WaterHeat pumpsBoiler
Modélisation vs. Simulation6
Énergie et bâtiments : distinction floue Simulation ou Modélisation des Performances Énergétiques
des Bâtiments
En anglais Building (Energy) Performance Simulation, BPS
Par exemple IBPSA, International Building Performance Simulation Association, www.ibpsa.org
Building Energy Modeling
par exemple profession de Building Energy Modeler, ASHRAE –www.ashrae.org/BEMP
Dans la suite, BPS et BEM sont utilisés indifféremment
La vie d’un bâtiment7
Des rôles différents pour la simulation8
“Screening”
Design conceptuel
Design détaillé (optimisation)
Design détaillé (optimisation)
Autres rôles: guider les politiques, étudier l’impact de mesures, de stratégies de commande
Certification, labels
Commissioning
Validation/perfCommande
Le « modélisateur » doit intervenir tôt9
Building energy modeler
Rôles de la BPS10
Comparer des alternatives de design (conceptuel ou détaillé) Calculer leur impact énergétique, financier (investissement et opération) et sur le confort
Optimiser (itérations manuelles ou automatiques)
Dans « design » on inclut les stratégies de commande
Démontrer la conformité à un code, une norme, une certification de performance Souvent une comparaison avec un bâtiment de référence
Prévoir la consommation future d’un bâtiment (neuf ou rénové) Niveau de détail plus grand!
Vérifier le bon fonctionnement des systèmes Commissioning, MVP (Measurement and Verification Protocol)
Optimiser / aider à corriger le fonctionnement Détection des pannes (Fault Detection and Diagnostics, FDD)
Intégration dans les stratégies de commande (Model-Predictive Control, MPC)
Bénéfices de la BEM11
[RMI, 2013]
Modèles/simulations diffèrent selon les besoins12
[RMI, 2013]
Tâches associées aux types de simulation13
[RMI, 2013]
Défis14
Objectifs très différents Données disponibles très différentes, qui évoluent
Incertitude Hypothèses, valeurs par défaut
Modèles différents, nécessité de partager les données (Building Information Management, BIM)
« Reward follows effort » (Clarke, 2001)
“ If you can’t simulate it, don’t build it ” (Clarke, 2009)
« Garbage in, garbage out » (M.E. GROUP & Hutton Architecture Studio, 2011)
Bien utiliser les logiciels!15
Logiciels parfois très complexes Leur validation n’est pas parfaite mais
progresse
ASHRAE Standard 140
Prise de conscience de la nécessité d’encadrer les utilisateurs Un exemple: la certification de “Building
Energy Modeling Professional” de l’ASHRAE https://www.ashrae.org/education-certification/certification/bemp-building-energy-modeling-
professional-certification
Une nouvelle norme en 2018 ASHRAE Standard 209
Et au fait, combien ça coûte?16
Temps et effort pour améliorer le design difficile à cerner
Pour certifications (i.e. LEED), 2 façons de voir: Un modèle (+ documentation) prend facilement 200 h, à $100
par heure ça donne 20 k$
Un surcoût pour LEED pourrait être de $1 à $5 par m². Pour un grand bâtiment de 15000 m² cela donne 15000 $ ou plus.
Types de logiciels
« Screening »
Retscreen (www.retscreen.net)
Screening tool (http://www.screeningtool.ca/)
MIT Design Advisor (designadvisor.mit.edu)
Design conceptuel
Exemple: HEED (résidentiel, www.aud.ucla.edu/heed)
Conformité (code, éligibilité pour subventions, LEED)
EE4, http://www.nrcan.gc.ca/energy/software-tools/7453
EQuest, www.doe2.com/equest/
CAN-Quest, http://www.nrcan.gc.ca/energy/efficiency/buildings/eenb/16600
SIMEB, https://www.simeb.ca/
Design
EnergyPlus (e.g. interface DesignBuilder ou SIMEB), Equest, TRNSYS, ESP-r, IES.
Lien avec outlis 3D tels que Sketchup, Rhino
Commissioning, MPC, MVP
EnergyPlus, ESP-r, TRNSYS
Optimisation
Beopt, Genopt
Calibration
SIMEB
Éclairage
Daysim, Radiance, COMFEM
Aspects particuliers
Fenêtres (WINDOW)
Ponts thermiques et cadres (THERM)
17
Ressources pour un aperçu des logiciels18
IBPSA Building Energy Software Tools Directory https://www.buildingenergysoftwaretools.com/
Crawley, D. B., Hand, J. W., Kummert, M., & Griffith, B. T. (2008). Contrasting the capabilities of building energy performance simulation programs. Building and Environment, 43(4), 661–673. http://gundog.lbl.gov/dirpubs/2005/05_compare.pdf
Références19
Bonne introduction à la BPS: M.E. GROUP and Hutton Architecture Studio, 2011. Energy modeling: a
guide for the building professional. http://bit.ly/BemGuideColo
Autres références citées: ASHRAE Building Building Energy Modeling Professional Certification:
www.ashrae.org/bemp
Clarke, J. 2001. Energy Simulation in Building Design. 2nd ed. Oxford: Butterworth-Heinemann
International Building Performance Simulation Association: www.ibpsa.org
Nils Larsson, N., 2009. The Integrated Design Process; History and Analysis. International Initiative for a Sustainable Built Environment (iiSBE).
Rocky Mountain Institute (RMI). 2013. Building Energy Modeling for Owners and Managers, http://www.rmi.org/Knowledge-Center/Library/2013-17_BEMFOANDM.
Références20
Forums de questions/réponses:
Aperçu de l’importance de certains sujets sur un de ces forums de discussion