Abstract :
[fr] Dans la plupart des logiciels de simulation énergétique des bâtiments, il est supposé que le flux de chaleur dû à la conduction dans une paroi est 1D. On ne peut donc pas tenir compte des effets multidimensionnels (par exemple au niveau des ponts thermiques ou des détails 2D/3D) et de leur dynamique : l'évaluation de leur impact sur la performance énergétique du bâtiment ne traduit alors pas correctement la réalité des phénomènes. Cet impact n'est sans doute pas négligeable quand on sait que les ponts thermiques peuvent être responsables de 5 à 39% de la demande en énergie d'une habitation. Des méthodes numériques, telles que la méthode des éléments finis ou des volumes finis, pourraient être utilisées pour tenir compte de ces effets mais, à partir du moment où l'on veut évaluer facilement au cours du temps la température et la consommation énergétique d'un bâtiment entier avec précision, nous avons besoin d'une méthode simple, rapide et nécessitant peu de ressources informatiques. C'est dans ce cadre-là que nous développons une méthode de structure équivalente. Cette méthode consiste en la détermination d'une structure équivalente 1D à 3 couches qui possède les mêmes comportements thermiques statique et dynamique que la structure réelle 2D/3D qu'elle va remplacer. Cette détermination se fait sur base de résultats obtenus par simulations numériques, en statique (placement des plans adiabatiques et calcul des facteurs de structure, de la résistance et de la capacité) et en dynamique (fonction à minimiser traduisant le comportement vis-à-vis d'une ou plusieurs sollicitations harmoniques). Les propriétés de chaque couche de la structure équivalente (ρ, c, λ, e), considérées constantes, sont ensuite à introduire dans le logiciel de simulation énergétique. Dans cet article, nous présentons la suite du travail présenté dans [1] : nous synthétisons chaque étape de la méthode et nous l'appliquons à quatre cas réels 2D. Nous comparons, sous des conditions aux limites variables et quelconques, par simulation numérique, l'évolution au cours du temps des flux surfaciques pour la structure équivalente 1D et la structure réelle 2D. Nous observons que notre méthode conduit à la détermination de structures 1D dont le comportement est proche des structures 2D étudiées, sauf dans certains cas où l'évolution du flux surfacique peut fortement différer en termes d'amplitude et/ou de déphasage. Nous tentons de mettre en évidence les raisons de ces différences en analysant la réponse indicielle et les caractéristiques des ponts thermiques : nous remarquons que la précision des résultats se dégrade lorsque le pont thermique présente une réponse indicielle éloignée de celle d'un système du 1er ordre et/ou une valeur élevée de ϕie. De plus, pour optimiser la précision sur le flux surfacique intérieur, on pourrait utiliser une fonction à minimiser qui ne se base que sur le flux harmonique intérieur pour déterminer la meilleure structure équivalente (cela dégraderait alors la précision sur le flux surfacique extérieur).
[1] J. Quinten et V. Feldheim, Détermination d'un mur 1D équivalent à une structure 2D/3D : analyse de la méthode, Proc. Congrès Français de Thermique 2015 (La Rochelle, 26-29 mai 2015)
