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Conférence IBPSA 2021

Nous participons cette année à la conférence de l’International Building Performance Simulation Association à Bruges.

Ce sera l’occasion de partager nos travaux de recherche de l’année écoulée sous la forme de 3 papiers :

  • La modélisation de l’ICU avec Simulation of outdoor thermal comfort: A tweak with EnergyPlus
  • Le calcul spatialisé des niveaux de confort en intérieur : Spatial distribution of thermal comfort: A case study in Paris’ station
  • Le rayonnement infrarouge et les matériaux polymères tel que l’ETFE : A Spectral Model for Longwave Radiant Heat Transfer: Influence of New generation Polymers in BES
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Publication « Building Physics »

Une fois n’est pas coutume, voici une annonce à vocation non-commerciale !

Aboutissement d’une année de rédaction, voici un livre open-source publié par un membre de l’équipe, traitant de problèmes en physique du bâtiment et sobrement intitulé

« Building Physics – Applications in Python »

Quelques caractéristiques de l’ouvrage :

 

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Visualisation temps réel

Parmi les axes de développement de l’équipe : la création d’un serveur de visualisation de projets à destination de nos clients, pour une visualisation interactive des résultats.

Basé sur Paraview Glance et le format de fichier VTK, il permettra à terme d’accéder de manière distante et sécurisée aux résultats de simulation ainsi que d’en extraire des analyses à la volée.

Capture d’écran du serveur de visualisation.
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Krigeage de projection

Parmi les thèmes de recherche en cours de l’équipe : le krigeage, une technique issue de la cartographie géodésique, utilisée à des fins de projection.

Afin de disposer, selon les cas d’usage, d’une méthode alternative et/ou plus performante que les méthodes usuelles décrites sur « la page à côté », une exploration du krigeage avec la librairie SMT a été menée.

Krigeage versus méthode de Shepard : qui est qui ?
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Aéraulique anisotherme en environnement urbain

Parmi les thèmes de développement actuels de l’équipe : le calcul des températures d’air en environnement urbain.

Afin d’améliorer la prédiction des calculs de consommation des bâtiments ou du confort en extérieur, un couplage thermique/aéraulique est nécessaire. Il s’agit de prendre en compte l’influence des températures de surfaces des bâtiments sur la température de l’air extérieur.

Le calcul de CFD anisotherme complet étant prohibitif en temps de calcul, une approche en « couplage faible » est adoptée, basée sur des bilans d’énergie et valorisant le champ des vitesses d’air isotherme réalisé systématiquement dans nos études.

La validation sur un jeu de données mesurées est en cours (encore un grand merci à nos partenaire du LaSIE de La Rochelle !).

Schéma du bilan sur une maille pour le calcul de la température d’air.

 

Exemple de résultat : isothermes dans l’air en 3D dans un environnement bâti.
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Rayonnement infra-rouge en environnement urbain

Parmi les thèmes de développement actuels de l’équipe : le calcul du rayonnement en de grande longueur d’onde en environnement urbain.

Afin d’améliorer la prédiction des niveaux de températures de surface pour le calcul de consommation des bâtiments ou l’évaluation du confort en extérieur, il est nécessaire de connaître les facteurs de forme entre surfaces en regard d’une scène urbaine.

La détermination de facteurs de forme étant chronophage, il s’agit de répondre à la question suivante :

        Comment accélérer le calcul sans perdre en précision ?

Les pistes envisagées pour y répondre passent par le parallélisme et le regroupement par la méthode des k-means.

Illustration du k-means clustering (source Wikipedia)
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Optimisation génétique & ventilation naturelle

Parmi les thèmes de recherche en cours de l’équipe : l’optimisation de la modélisation de la ventilation naturelle en simulation thermique dynamique.

Afin de réduire l’effort calculatoire pour la détermination des coefficients de pression par la mécanique des fluides numérique, il s’agit de répondre aux questions suivantes :

« Peut-on choisir les directions de vent a priori pour limiter le nombre de calculs de CFD ? »
« Avec un nombre fixé de calculs de CFD, peut-on minimiser l’erreur de modélisation par rapport à un cas de référence ? »

Au programme : de l’optimisation génétique couplée avec EnergyPlus.

Différence de coefficients de pression sur un élément de façade entre l’approche classique et l’approche couplée CFD+STD.

 

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Modélisation de l’îlot de chaleur urbain

Ce début d’année 2021 voit l’aboutissement du développement d’un outil de simulation des températures de surfaces en milieu urbain par une approche en couplage aéraulique faible.

L’outil permet le calcul des indicateurs de confort adaptés à l’environnement extérieur en chaque point de l’espace. Il intègre le couplage de simulations de mécanique des fluides, d’ensoleillement et de modèles de parois en régime dynamique.

Les résultats d’un cas d’étude sur le quartier de la gare de Strasbourg sont présentés ci-après.

L’animation suivante montre l’évolution des niveaux de confort sur la première semaine de l’année. Sit back and relax!

Évolution du niveau de confort sur une semaine de janvier.
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Publication dans les Techniques de l’Ingénieur

Publication de notre méthode de calcul pour la ventilation naturelle

Notre approche de couplage entre mécanique des fluides numériques et simulation thermique dynamique, servant au calcul de ventilation naturelle, a été publiée ce mois-ci dans les Techniques de l’Ingénieur. L’article complet est à découvrir sur leur site. Alternativement vous pouvez nous contacter pour plus de précisions !