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Création de données météorologiques locales

Édouard Walther

En se basant sur les données mesurées historiques, ce début d’année 2022 voit le développement d’une nouvelle offre pour la création de fichiers météorologiques locaux.

La méthode est basée sur les points suivants :

  • Récupération & traitement de données météorologiques historiques
  • Interpolation spatiale par un processus gaussien afin de déterminer les valeurs à une granularité plus fine
  • Validation sur des jeux de et versus les cartographies de températures moyennes de Meteofrance
  • Reproduction de séries temporelles de température, humidités…

Ce pas en avant ouvre la voie à la création de fichiers météorologiques adaptés au « climat urbain » spécifique de chaque ville à l’aide de l’Urban Weather Generator (UWG).

Intéressé.e. ? Pour plus d’information, c’est ici : lhypercube@arep.fr

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Visualisation temps réel

Édouard Walther

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

Édouard Walther

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

Édouard Walther

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 !).

Mailles de calculs aéraulique urbaine anisotherme
Schéma du bilan sur une maille pour le calcul de la température d’air.
Températures 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

Édouard Walther

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

Édouard Walther

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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UTCI & T_mrt mondiale

Mateusz Bogdan

Une « nouvelle » base de données est mise à disposition par l’union européenne, dans le cadre du projet Copernicus (accès gratuit avec création de compte).

UTCI et T_{MRT} le 31 août 2018

 

Elle contient l’UTCI (Universal Thermal Confort Index, un indicateur de confort thermique ressenti) ainsi que la MRT (Mean Radiant Temperature, essentielle dans le calcul du confort thermique) depuis 1979 jusqu’à aujourd’hui. Ces paramètres sont calculés par le modèle ERA5-HEAT (Human thErmAl comforT). Il s’appuie sur des réanalyses d’observations planétaires  qui permettent d’avoir une description cohérente et complète du climat à la surface de la terre, ainsi que de son évolution.

 

Données techniques:

DATA DESCRIPTION
Data typeGridded
Horizontal coverageGlobal except for Antarctica (90N-60S, 180W-180E)
Horizontal resolution0.25° x 0.25°
Vertical resolutionSurface level
Temporal coverage1979-01-01 to near real time for the most recent version.
Temporal resolutionHourly data
File formatNetCDF
ConventionsClimate and Forecast (CF) Metadata Convention v1.6
VersionsUTCI v1.0
Update frequencyIntermediate dataset updated daily in near real time, Consolidated dataset monthly updates with 2-3 month delay behind real time.

 

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160 cœurs au service de la physique du bâtiment

Mateusz Bogdan

Depuis 2017, L’hypercube réalise des simulations aérauliques fines et met en œuvre des procédures d’optimisation numérique. Ces méthodes nécessitent une puissance de calcul importante, jusqu’à présent apportée par des «machines virtuelles» du cloud Azure de Microsoft. L’équipe disposait ainsi de 24 «machines» bodybuildées (8 cœurs logiques ultra-cadencés et 56 à 112 Go de mémoire RAM), allumées à la demande et permettant une grande réactivité.

Cette solution utilisée depuis 2 ans, nous limitait en termes de réactivité (maintenance informatique) et de connectivité (vitesse des transferts de données) avec un coût associé.

La question s’est donc posée avec la DSI AREP d’un investissement dans un serveur de calcul à demeure… C’est maintenant chose faite ! Celui-ci vient d’être livré, en kit.

Montage
les 4 processeurs physiques

Il s’agit donc d’un rack de calcul avec 4 processeurs, de 20 cœurs chacun pouvant faire de l’hyperthreading (virtualisation d’un second cœur) , soit 160 cœurs dédiés à la simulation de la physique du bâtiment ! Cela représente l’équivalent de plus de 25 ordinateurs performants, par exemple pour de la visualisation 3D.

les 160 coeurs en action

Aujourd’hui, cette « bête », de 256 Go de mémoire RAM, extensible jusqu’à 3To, fonctionne sous un système d’exploitation libre Linux (Debian 9).

Un grand merci aux Services Informatiques d’AREP pour leurs conseils, leur accompagnement et leur énergie !

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Station de mesure autonome

Édouard Walther

Une station de mesure autonome pour le diagnostic

Fruit d’un partenariat de plus de deux ans entre AREP la spécialité Génie Electrique de l’INSA de Strasbourg, voici une station de mesure autonome, démarrée lors de projets antérieurs (voir dans les références de l’Hypercube) qui a abouti en janvier 2019 grâce au Projet de Recherche Technologique de François-Alexandre Fournier, élève ingénieur en GE5 à l’INSA : nous le remercions ici pour son investissement sans égal !

Comportant une base Raspberry PI et des capteurs basse consommation sans fil Whisper node de WISEN, cette station développée sur mesure pour les besoins d’AREP comporte notamment une dizaine de sondes de températures et d’humidité ainsi qu’un capteur de CO2. Un travail particulier sur la consommation d’énergie et la robustesse de fonctionnement a été mené au cours du projet. Essais de terrain prévus en 2019.

[Station autonome : Raspberry PI + communication 868 MHz avec les capteurs sans fil]