Méfions-nous des simulations ...

1er Décembre 2011

Dans notre secteur, en particulier en chauffage, les simulations sur ordinateur sont considérées comme un outil sûr et sans problèmes. Ayant fait beaucoup pour le développement de cette technique, je pense être à même d’en souligner les limites.

Quelles sont-elles ?

   Laissons de côté les faiblesses mathématiques qui ne sont pas rares, et concentrons-nous sur le résultat final, avec des outils de simulation corrects : les résultats ne sont pas aussi satisfaisants que l’on pourrait croire, et doivent être manipulés avec précaution, la comparaison des consommations calculées et des consommations réelles étant le véritable critère. Ce que je constate d’ailleurs c’est que, dans la presse technique, on en voit quasi-uniquement que des valeurs calculées, et non pas des valeurs mesurées.

Les différences sont-elles appréciables ?

   Elles sont, bien entendu, variables selon les exemples, mais les écarts sont souvent fort importants, surtout en tertiaire.

Pouvez-vous citer des exemples ?

   Je vais citer un exemple moyen, même si vous pensez qu’il s’agit d’un cas exceptionnel. Cet exemple est celui d’une bibliothèque publique, équipée de quelques salles de réunion. La surface globale est de l’ordre de 2000 m². Neuf employés y travaillent en permanence, mais l’ensemble peut abriter un peu plus de 200 personnes. Notons que l’ensemble n’est pas climatisé, et qu’il existe seulement un certain rafraîchissement naturel d’été.

En voici les résultats, mes unités étant ici sans intérêt et sans signification. Sur l’année les résultats sont les suivants :
. en consommation électrique (éclairage, etc) : valeur mesurée de 200 pour une valeur simulée de 301,
. en consommation thermique (gaz) : valeur mesurée de 368 pour une valeur simulée de 218.

Par trimestre voici les valeurs mesurées (et simulées) :
. trimestre 1 : en électricité 46 (61 simulé), en gaz 173 (simulé 69) ;
. trimestre 1 : en électricité 44 (81 simulé), en gaz 76 (simulé 45) ; 
. trimestre 1 : en électricité 52 (94 simulé), en gaz 25 (simulé 42) ; 
. trimestre 1 : en électricité 58 (65 simulé), en gaz 94 (simulé 62). 

Très curieusement (c’est le cas avec la RT 2005) :

. la consommation électrique est surestimée,
. la consommation thermique est sous-estimée,
 mais les différences varient avec la période de référence.

Quelles sont les interprétations des essais ?

   Dans un des exemples (rares) que je connais le maître d’ouvrage attribue l’écart au comportement des occupants qui se chaufferaient trop, des températures de 21 à 22°C ayant été constatées. Malheureusement c’est une erreur d’interprétation : ce ne sont pas les occupants qui sont responsables de cette situation, ce sont les régulations, un paramètre d’autant plus important que les bâtiments sont bien isolés, ce qui entraîne des surchauffes qui ne sont pas dues aux usagers.

Peut-on tenir compte de ces surchauffes ?

En simulation on peut les estimer, mais sous quatre réserves :

• utiliser des simulations valables, et non pas les fausses simulations du type « résistances – capacités », qui sont les plus fréquentes et dont on a de la peine à comprendre et évaluer les effets néfastes,
• travailler sur des simulations au maximum horaires en cinquième d’heure est mieux faisant l’objet d’un examen non pas en effectuant des calculs cumulés sans examen,
• calculer  (d’abord et à chaque période) les « surchauffes inévitables » en supposant le système de chauffage parfait (sans inertie) et les régulations parfaites,
• ajouter ensuite, à chaque période, les « surchauffes évitables », celles qui sont dues aux inerties du système de chauffage et aux imperfections éventuelles des régulations (ex. en fonction de l’extérieur).

Aux fortes isolations des bâtiments on imagine mal le rôle fondamental (dans les résultats) de ces surchauffes. Quand on constate expérimentalement, à certains moments, des valeurs de température « trop élevées », ce ne sont – en général – que les surchauffes dont je viens de parler, les évitables plus les inévitables.

Roger CADIERGUES