Par Roger CADIERGUES le 04 Juillet 2019
28 avril 2008
La semaine dernière j'ai indiqué les origines d'une des clés des simulations : la prise en compte des régimes variés de température dans les structures de construction. Cette lettre vous a présenté deux méthodes de référence : celle de Nessi-Nisolle et celle de Mittalas-Stephenson. Tout en laissant suspecter qu'il en existe d'autres … plus dangereuses.
De quoi s'agit-il ?
Je regrette d'être obligé d'aborder ce sujet très spécial mais je constate que certaines propositions, hélas de plus en plus nombreuses, adoptent des méthodes conduisant inévitablement à des erreurs pratiques graves. La théorie, pour une fois au moins, nous sera donc utile, et ce pour des aspects pratiques divers, mais surtout pour la prévision des températures intérieures d'été sans climatisation. Venant d'un secteur tout différent, après dix jours de débarquement dans ce qui était pour moi un nouveau domaine, j'ai eu la chance d'assister - à Paris - au premier Congrès International d'après-guerre sur le chauffage, la ventilation et le conditionnement d'air. Je me rappelle encore la présentation faite par Victor Broida de sa thèse CNAM sur les régimes variés utilisant la décomposition harmonique dont je reparlerai plus loin. A la discussion j'ai vu surgir Léon Nisolle, pourtant calme habituellement, qui a descendu l'étude en flamme, reprochant clairement à Victor Broida d'ignorer tout sur le passé du sujet. Et, pourtant, je rencontre encore aujourd'hui, de nouveaux Broida, même dans des organismes très officiels, ou dans les textes dits "réglementaires".
Peut-on être un peu plus clair sur le sujet ?
Le responsable (involontaire) de cette affaire est le baron Joseph Fourier qui, en 1822, publia sa Théorie analytique de la chaleur. Il y montrait que l'on pouvait décomposer toute fonction en une série trigonométrique. Le malheur, dans notre cas, c'est que ceux qui utilisent la méthode ne prennent en compte que le premier terme de cette série. Dans notre cas cela revient (sans le dire) à assimiler toute fonction à une sinusoïde de période 24 heures. Or, escamoter tous les autres membres de la série de Fourier conduit à un développement faux, et à des erreurs graves. En particulier dans notre cas : d'abord à un classement fallacieux des inerties, ensuite à des erreurs de plusieurs degrés (3, 4 ou plus) sur les températures intérieures atteintes en été sans climatisation.
Peut-on en savoir un peu plus ?
Laissons de côté, au moins pour le moment, cet aspect un peu théorique. Contentons-nous d'examiner les autres problèmes rencontrés en simulation, à savoir le comportement (en régime varié) des systèmes de chauffage ou climatisation. La simulation des générateurs de chauffage ayant été étudiée en Belgique, et celle des équipements de climatisation aux USA, nous disposons - depuis 1987 environ - d'un capital de connaissances qui permet effectivement de simuler les installations complètes. Et ce de façon apparemment correcte. Reste, bien entendu, le rôle joué par le comportement des utilisateurs, trop variable et trop incertain pour qu'on puisse utiliser la procédure de simulation autrement que pour des sondages. Sur ce point, en France, c'est finalement, seule, la climatisation qui pose de sérieux problèmes. Pour le chauffage, il est plus simple et au moins aussi valable, de se passer de simulation horaire et de faire appel à des méthodes globales. Finalement, pour nos applications, la question essentielle qui se pose est de savoir si les simulations sont indispensables.
Que voulez-vous dire par là ?
En fait, le vrai problème est le suivant : peut-on se passer des simulations, outils obligatoirement un peu lourds et délicats. Ou, tout au moins, peut-on en limiter l'usage à des applications très spécifiques, ou pour des évaluations simples et générales. C'est ainsi que nous avons réalisé une trentaine de simulations horaires d'installations de chauffage, et ce pour divers climats et diverses inerties. Or, en exploitant les résultats il est apparu que des méthodes simples et efficaces pouvaient tout simplement en être déduites. Des méthodes purement annuelles, plus rapides encore que ce qu'on pouvait espérer au premier abord lors des premières études. Et, surtout, au moins aussi efficaces que les évaluations décadaires ou mensuelles. Vous en trouverez un exemple (taux de récupération des chaleurs gratuites en chauffage) dans ma lettre du 28 Janvier 2008. Pour résoudre un tel problème, si je vous proposais un outil de simulation, vous penseriez sûrement que c'est scientifiquement bien supérieur à une méthode globale et annuelle : en fait il n'en est rien. L'essentiel étant d'éliminer ce qui est inutilement compliqué (même si cela paraît moins savant) on arrive ainsi, pour nombre de problèmes, à des solutions simples et rapides, sans besoin de simulation. Je dois confesser, par contre, qu'il m'a été impossible d'aboutir à de tels résultats en climatisation.
Roger CADIERGUES
