Interreg - Simulations "Maison pour la planète"

1/ INTRODUCTION.

Ici sont indiquées les différentes variantes de simulation qui sont comparées avec le modèle de référence. Sont indiqués le mode de fonctionnement et les conditions d'utilisation du bâtiment, en fonction des saisons, de l'heure et des modifications constructives apportées au bâtiment.

Unité

Renouvellement de l'air en été dans le bâtiment.

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3/ DEFINITIONS DES VARIANTES QUI ETUDIENT UNIQUEMENT UN EFFET A LA FOIS (dans le bâtiment).

VARIANTE 2 - Suppression de la serre

• Cette variante est simulée dans les mêmes conditions que le modèle de référence, seule la serre à été enlevée pour la simulation. On peut ainsi étudier et éventuellement valider le bien fondé d'un sas thermique représenté par la serre.

VARIANTE 3 - Effet des protections solaires.

• Seul les protections solaires contre les vitrages ont été modifiées, il n'y a maintenant que 10% du rayonnement solaire qui passe. Il est ainsi possible d'étudier l'importance des apport thermiques dus aux rayonnements et d'évaluer les possibilités de régulation de la température intérieure du bâtiment en jouant avec différentes stratégies de protections solaires au cours des saisons.

VARIANTE 4 - Effet de l'apport de masse dans le bâtiment.

• Les planchers de bois ont été remplacé par des dalles en béton, les conditions générales d'utilisation sont restées identiques au modèle de référence. Par ce système nous pouvons étudier les variations et surtout l'amplitude des températures dans les espaces intérieurs, afin de visualiser les possibilités de stockage/déstockage de la chaleur entre les journées et les nuits. La régulation des températures dans le bâtiment peut être affinée et la réactivité aux conditions extérieures peut être réduite.

VARIANTE 5 - Effet de l'apport de masse dans le mur entre la serre et le bâtiment.

• Le mur en structure bois entre la serre et le bâtiment à été remplacé par une structure de béton, l'isolation à été disposée du coté extérieur. Ainsi on peut étudier si l'effet de l'apport de masse entres les deux volumes (thermiquement différents), est intéressant pour valoriser la notion de stockage/déstockage entre le jour et la nuit.

VARIANTE 6 - Effet de la suppression du double flux.

• Cette variante étudie le comportement du bâtiment durant la période hivernale, si le système de double flux est désactivé. Les conditions d'utilisation restent celles du modèle de référence, le renouvellement de l'air dans le bâtiment est resté à 0,2 volume/heure en hiver et entre 1 et 2 volume/heure en été.

VARIANTE 7- Effet de la ventillation forcée durant la nuit en été.

• Nous étudions les possibilités de rafraîchissement du bâtiment en evacuant le surplus de chaleur durant la nuit. Le renouvellement d'air du bâtiment est réglé à 5 volume/heure la nuit et 1 volume/heure la journée, les autres conditions d'utilisation restent identiques au modèle de référence. La ventillation forcée à été réglée durant la nuit pour des raisons de bruit, de températures extérieures plus fraîches et de gêne lors des heures ouvrables.

4/ DEFINITIONS DES VARIANTES QUI ETUDIENT UNIQUEMENT UN EFFET A LA FOIS (dans la serre).

VARIANTE 8 - Effet de la masse à l'intérieur de la serre.

• Nous étudions le comportement des températures intérieures de la serre et du bâtiment, afin d'observer et d'évaluer l'importance de la notion de stockage/destockage que peut avoir l'apport de masse dans la serre. Pour ce faire, nous avons ajouté un mur en boulets de 7 mètres de long, 1,5 mètre de haut et 70 cm de large dans le volume de la serre. Les conditions d'utilisation sont identiques au modèle de référence.

VARIANTE 9 - Effet de la protection solaire sur la serre.

• Nous étudions l'importance des apports solaires dusà la serre, afin d'évaluer la répercussion de ceux-ci sur la température et le confort dans le bâtiment. Une protection solaire ne laissant pénétrer plus que 35 % du rayonnement est disposée sur les vitrages (à l'extérieur) de la serre.

VARIANTE 13 - Effet des charges internes.

• Nous cherchons à étudier l'importance des charges internes, pouvant ainsi déterminer si celles-ci ont un rôle important sur les températures intérieures du bâtiment et quel est le niveau de préocupation à considérer pour leur évaluation. Cette variante est simulée avec la supression totale des charges internes.

5/ DEFINITIONS DES VARIANTES, QUI COMPILENT LES EFFETS ETUDIES PRECEDEMENT.

VARIANTE 10 - Optimisation de la ventillation forcée. (V7)

• Suite à l'étude de l'effet de la ventillation forcée et vu l'importance de celle-ci sur le climat intérieur, nous cherchons à connaître quels sont les possibilités et volumes nécessaires pour une régulation correcte et raisonnable des températures dans le bâtiment. Nous avons utilisé les mêmes conditions d'utilisation du modèle de référence, tout en optimisant les renouvellements d'air et les périodes de fonctionnement. Le renouvellement de l'air varie entre 0,5 et 8 volume/heure selon la journée ou la nuit, ceci principalement durant la période allant du printemps à l'automne. La période hivernale reste sensiblement égale au modède de référence.

VARIANTE 11 - Optimisation de la ventillation forcée avec apport de masse dans les dalles. (V7+V5)

• Nous étudions à travers cette variante, les possibilités d'affiner la régulation des températures intérieures. Ainsi le stockage et destockage du "froid" et de la "chaleur" peut aider à stabiliser et diminuer l'amplitude des températures durant la journée.

VARIANTE 14 - Optimisation des gains internes. (V13)

• La variante 14 nous à démontré que les gains internes jouent un rôle important sur l'énergie nécessaire pour maintenir le bâtiment dans des températures supérieures à 20°C. Cette variante cherche à observer le comportement plus juste du bâtiment, c'est pourquoi nous avons modifié le paramètre des gains internes.
• Nous avons considéré 14 personnes avec une présence de 75%, un poste informatique par personne présente, 2 kW d'éclairage et diverses machines (serveur, imprimantes, photocopieuse, machine à café, ...). Nous obtenons ainsi un total d'environ 4,86 kW de charges internes. Ce résultat a été interprété dans le modèle comme: 1 kW de charges internes pour les divers appareils en stand by durant la nuit, et 4,8 kW pour l'activité durant les heures ouvrables. Les autres conditions d'utilisation restent identiques au modèle de référence.

VARIANTE 15 - V2 + V10 + V14 + correction du g des verres du lanterneau à 0,2.
(retrait de la serre + opt. de la ventillation + opt. des gains internes + verres du lanterneau à 0,2)

• Le bâtiment nous a démontré son faible besoin d'énergie pour être maintenu à des températures intérieures supportables. Cette variante cherche à étudier les possibilités de rafraîchissement pendant la période chaude (estivale). Les différents paramètres des variantes 2, 10 et 14 on été intégrés, de plus le g des vitrages du lanterneau à été corrigé sur les conseils des architectes, ils seront ainsi à 0,2 pour l'ensembles des variantes qui suivent.

VARIANTE 17 - Essai d'une chaudière de 2,3 kW.
(puissance maximum de la chaudière à 2,3 kW + opt. des gains internes + g des verres du lanterneau à 0,2)

• Cette variante à été réalisée à la demande des architectes, afin de vérifier si un certain type de chaudière (NunnaUuni, Functio) avec une production maximum de 2,3 kW, suffit à maintenir le bâtiment à bonne température. La puissance maximum de chauffage est de 2,3 kW, le système de ventillation a été régulé à 26°C (le système ventile des que la température intérieure dépasse les 26°C, à condition que l'air extérieur soit à une température inférieure à 26°C), la serre est retirée et le g des verres du lanterneau est corrigé à 0,2.

VARIANTE 19 - Chauffé à 20°C et ventillation forcée durant la nuit uniquement.

• Cette variante est réalisée afin de calculer:

1. la puissance (kW) nécessaire à la chaudière pour maintenir le bâtiment à 20 °C.
2. les températures intérieures du bâtiment si la ventillation fonctionne uniquement pendant la nuit et avec un débit maximum de 8 volume/heure.

• Cette variante a les conditions suivantes:

1. Régulation du chauffage à 20°C.
2. Ventillation durant la nuit, jusqu'à 8 volume/heure ( condition que la température de l'air ext. soit inférieur à celle de l'intérieur).
3. g des verres du lanterneau à 0,2.
4. g des vitrages du bâtiment à 0,6.
5. Retrait de la serre.
6. Double flux en hiver, renouvellement d'air de 0,2 volume/heure.
7. Charges thermiques de 1 kW pour les week-end et les heures non ouvrables.
8. Charges thermiques de 4,8 kW pour les heures ouvrables.

VARIANTE 21 - V19, testée avec la météo exceptionnelle de 2003
(météo Genève cointrin 2003)

• Cette variante a été réalisée dans le but d'observer le comportement du bâtiment lorsqu'une année exceptionnelle se produit. Ce type d'étude et de simulations ne peuvent être réalisées avec des météos comme celle de 2003, son caractère exceptionnel impliquant des dimensionnements techniques et des choix constructifs différents et mal adaptés à nos climats.