4.2 Comparaison de Lyon et Strasbourg : impact du climat étudié
4.2.2 Réponse du bâtiment en période estivale
4.2.2.1 Résultats obtenus pour le climat de Lyon
104
Estimation de l’incertitude des besoins énergétiques d’un bâtiment liée à la variabilité météorologique
On observe en figure 4.12 et 4.13 la sensibilité des six variables sur la dispersion des seize sorties du composant fenêtre. La dispersion des pertes en figure 4.12 est expli- quée exclusivement par la température. Pour les gains en figure 4.13, les températures de l’échantillon de Strasbourg sont plus basses et la variabilité plus importante, nous visua- lisons donc un indice de sensibilité associé plus élevé que pour Lyon dans le cas où les orientations n’entrainent pas d’exposition au rayonnement direct. On observe côté Ouest un effet plus important du rayonnement direct pour Strasbourg que pour Lyon car le rayonnement diffus n’a pas d’influence pour Strasbourg, et la variabilité et la valeur du rayonnement diffus journalier moyen sont moins élevées pour Strasbourg. Enfin, la somme des indices est proche de 1, il n’y a donc pas de perte d’informations.
4.2. COMPARAISON DE LYON ET STRASBOURG : IMPACT DU
CLIMAT ÉTUDIÉ 105
RDJ Etage
2 4 6 8x 108
Besoins [Joule]
(a)
Totale 1.5
2 2.5 3 3.5 4
Besoins [kWh.m−2 ]
(b)
Figure 4.14 – Lyon en juillet. Dispersion des 2000 valeurs de besoins de refroidissement.
Représentation sous forme de boxplot avec l’étoile verte comme marque de la simulation de référence effectuée avec le IWEC source.
a) Besoins pour les deux zones : le rez-de-jardin et l’étage b) Besoin de chauffage total
Le tableau 4.3 regroupe les caractéristiques des dispersions pour les besoins de refroi- dissement totaux et de chaque zone et l’écart à la moyenne peut atteindre 27%à 95%de seuil de confiance. Nous avons observé un besoin de chauffage plus important en hiver (cf.
tableau 4.1), à l’étage, montrant que les températures de l’étage sont plus froides. Dans le cas de besoin de refroidissement, on observe également un écart, cette fois plus important, entre rez-de-jardin et étage, avec un besoin de refroidissement supérieur au rez-de-jardin.
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Estimation de l’incertitude des besoins énergétiques d’un bâtiment liée à la variabilité météorologique
Nord Sud Est Ouest
6 8 10
x 106
Perte [Joule/m²]
(a) Pertes RDJ
Nord Sud Est Ouest
6 8 10
x 106
Perte [Joule/m²]
(b) Pertes Etage
Nord Sud Est Ouest
5 10 15
x 107
Gain [Joule/m²]
(c) Gains RDJ
Nord Sud Est Ouest
0.5 1 1.5
x 108
Gain [Joule/m²]
(d) Gains Etage
Figure 4.15 – Lyon en juillet. Dispersion sous forme de boxplot des pertes et gains par vitrage pour chaque zone et orientation.
a) Pertes du rez-de-jardin b) Pertes de l’étage c) Gains au rez-de-jardin d) Gains à l’étage.
La figure 4.15 regroupe les dispersions pour chaque orientation des pertes et gains par fenêtre sur chaque zone et de manière générale les pertes sont faibles et les gains plus importants que pour le cas hivernal. Les pertes au Nord sont plus faibles que pour les autres orientations ce qui est dû au triple vitrage. On a la même hiérarchisation des pertes mais pour les gains l’ensoleillement en fonction des orientations n’est pas le même et les casquettes au Sud sont efficaces. La surface Nord n’est au soleil qu’en fin de journée et la taille des fenêtres et les importants débords de fenêtre (35 cm) augmentent l’ombrage, ce qui explique le peu de gain. La casquette du sud protège des apports directs et limite les gains. L’Est est à l’ombre l’après-midi alors que l’Ouest n’est exposé au soleil que dans l’après-midi au moment où le rayonnement est le plus élevé. Ces différences d’exposition au cours de la journée expliquent les différents gains observés en figure 4.15. On note la bonne gestion de la casquette solaire pour le Sud, mais un éventuel manque de casquette
4.2. COMPARAISON DE LYON ET STRASBOURG : IMPACT DU
CLIMAT ÉTUDIÉ 107
pour l’Ouest.
Les dispersions sont de l’ordre de 13%à 14%(toujours à 95%en niveau de confiance) pour les pertes et de 9% à 14% pour les gains.
Afin de quantifier les effets de chaque variable météo sur les dispersions observées et de vérifier les interprétations énoncées ci-dessus, on estime les indices de sensibilité.
Indices de sensibilité sur les dispersions
Selon les indices de sensibilité pour le cas de Lyon au mois de juillet en figure 4.16, 30%
à 40% de la dispersion sur les besoins de refroidissement sont dus au rayonnement so- laire direct. Encore une fois nous observons que le rayonnement solaire direct est plus influent au RDJ qu’à l’Etage, cela explique en partie la raison pour laquelle les besoins de refroidissement sont plus importants au RDJ. Le rayonnement solaire va contribuer à l’augmentation du besoin de refroidissement, la température par contre va contribuer la journée à une augmentation des besoins mais la nuit elle peut contribuer à la diminution de ces besoins en refroidissement.
RDJ Etage Total 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
S i [−]
Hum.
Temp.
Ray. Dir.
Ray. Dif.
Dir. Vent Vit. Vent
Figure 4.16 – Lyon en juilletIndice de sensibilité principal sur le besoin de refroidisse- ment des deux zones et le besoin total. Bar d’erreur de1.96σcorrespondant à 95%de seuil de confiance calculé par 100 répliques bootsrap. On observe une influence du rayonnement direct plus importante au rez-de-jardin qu’à l’étage.
Les pertes ne sont pas influencées par le rayonnement car elles se produisent la nuit, le rayonnement solaire ne peut donc pas venir limiter les pertes quand celles-ci se produisent.
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Estimation de l’incertitude des besoins énergétiques d’un bâtiment liée à la variabilité météorologique
Nord Sud Est Ouest 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
S i [−]
Hum.
Temp.
Ray. Dir.
Ray. Dif.
Dir. Vent Vit. Vent
(a) RDJ
Nord Sud Est Ouest 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
S i [−]
Hum.
Temp.
Ray. Dir.
Ray. Dif.
Dir. Vent Vit. Vent
(b) Etage
Figure 4.17 – Lyon en juillet. Indice de sensibilité principal sur chaque orientation pour les pertes par les fenêtres de chaque zone. Bar d’erreur de1.96σcorrespondant à 95%
de seuil de confiance et obtenues par 100 répliques bootstrap. Les variations des pertes dépendent exclusivement de la variation de la température.
a) Indice de sensibilité sur les pertes du rez-de-jardin b) Indice de sensibilité sur les pertes de l’étage
Nord Sud Est Ouest 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
S i [−]
Hum.
Temp.
Ray. Dir.
Ray. Dif.
Dir. Vent Vit. Vent
(a) RDJ
Nord Sud Est Ouest 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
S i [−]
Hum.
Temp.
Ray. Dir.
Ray. Dif.
Dir. Vent Vit. Vent
(b) Etage
Figure 4.18 – Lyon en juillet. Indice de sensibilité principal sur chaque orientations pour les gains par les fenêtres de chaque zone. Bar d’erreur de1.96σ correspondant à 95%
de seuil de confiance et obtenues par 100 répliques bootstrap.
a) Indice de sensibilité sur les gains du rez-de-jardin b) Indice de sensibilité sur les gains de l’étage
Pour les gains on retrouve deux types de comportements, soit le vitrage est ombragé et la variation est due à une part de diffus comme au Sud et au Nord, soit le soleil pénètre dans la zone par le vitrage comme pour les orientations Ouest l’après midi et Est le matin où dans ce cas le rayonnement direct domine les variations de sortie.
4.2. COMPARAISON DE LYON ET STRASBOURG : IMPACT DU
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