DAYSIM

DAYSIM est un outil d’analyse de la lumière du jour qui calcule la disponibilité de lumière du jour, l’autonomie en éclairage naturel, l’irradiation annuelle, ainsi que la dépense d’énergie de la lumière artificielle selon une zone choisie et un profil d’utilisation. Il est le tout premier outil de simulation "CBDM (Climate based daylight modelling)" permettant le calcul de la performance annuelle de l’éclairage et de la métrique Daylight Autonomy en se basant sur les Daylight coefficients et les ciels (Perez sky models). L’outil DAYSIM se base, entre autres, sur les algorithmes Radiance (CNRC, 2011) et sur des coefficients d’éclairage pour calculer efficacement les distributions d’éclairement du ciel pendant une année complète (Reinhart, 2006). Le but principal de DAYSIM est d’effectuer des calculs précis pour le remplacement potentiel de l’éclairage électrique par l’éclairage naturel, jusqu’à assurer l’autonomie d’éclairage naturel. DAYSIM est conçu pour effectuer des analyses annuelles ou à long terme.

La simulation suivante a été réalisée avec l’outil DAYSIM qui était disponible gratuitement en ligne. Toutefois, l’outil ne l’est maintenant plus, car il a été récemment été porté sur l’interface DIVA, accessible avec Rhinoceros 3D. Tout d’abord, il faut savoir que quelques étapes préalables sont requises avant de procéder à une simulation. A priori, l’utilisateur doit établir des objectifs de conception concernant l’éclairage naturel. Il doit ensuite déterminer une zone et des points de mesures à simuler, soit déterminer des vecteurs directionnels (x,y,z). Dans le cas présent, la zone choisie est le troisième étage d’un des bâtiments du projet où 38 vecteurs sont choisis pour être simulés (figure 100).

101

Figure 100 - Détermination des points de mesures à simuler (Google SketchUp)

Les vecteurs choisis doivent ensuite être transcrits dans un fichier ASCII (un fichier texte avec une extension *.pts). L’utilisateur doit également construire un modèle de la zone choisie, soit un fichier contenant la description d’une géométrie à trois dimensions. Les fichiers compatibles sont les suivants : *.3ds, *.rif, *.mat, *.rad et *.sky. Dans le cas présent, Google SketchUp a été utilisé pour créer un fichier *.3ds. Il est important de bien identifier les composantes et les types de matériaux utilisés, par exemple pour les plafonds, les planchers, les murs et les fenêtres. Enfin, l’utilisateur doit télécharger les fichiers climatiques se rattachant au projet étudié. Les fichiers *.epw ou *.wea de villes à travers le monde sont disponibles en ligne sur le Web. Après ces étapes préalables et comme le montre la figure 101, cinq étapes supplémentaires doivent être opérées, soit 1) la création

102

d’un projet DAYSIM, 2) l’importation d’un fichier climatique, 3) l’importation d’un modèle de la zone choisie et d’un fichier ASCII, 4) le calcul des coefficients de lumière du jour et du profil annuel d’éclairement et 5) l’analyse des résultats.

Figure 101 - Interface DAYSIM à l’ouverture

Parmi ces étapes, la durée du calcul de l’étape 4 dépend notamment du nombre de vecteurs directionnels choisis. Dans le cas illustré, le calcul de la simulation a duré approximativement 50 minutes. Enfin, l’étape 5 analyse l’autonomie en éclairage naturel ainsi que la dépense d’énergie de la lumière électrique selon le profil d’utilisation spécifié par l’utilisateur et selon les paramètres de rendu suivants (figure 102) :

 densité lumineuse électrique installée : 8W/m2_;  dimension de la zone : 50 m2_;

103

Figure 102 - Interface DAYSIM à l’étape 5

Les résultats sont ensuite présentés sous forme de rapport, comme celui qui figure à l’annexe 5. Ce rapport contient un résumé des principaux résultats, dont la demande énergétique annuelle (3.1 kWh/m2), les hypothèses de simulation, les résultats détaillés, des recommandations pour aller plus loin et des avertissements, s’il y a lieu.

Tableau 5 - Résultats détaillés de la simulation (DAYSIM)

x y z DF _[%] DA _[%] DAcon [%] DAmax [%] UDI<100 [%] UDI100-2000 [%] UDI>2000 [%] DSP [%]

annual light exposure [luxh] 9.000 -2.500 1.200 10.2 94 96 24 3 23 74 0 15558059 -9.000 -2.500 1.200 9.5 93 96 19 3 32 65 62 23914624 4.000 0.500 0.850 0.2 14 28 10 54 34 12 0 4214286 5.000 0.500 0.850 0.1 4 17 3 68 28 4 0 1423016 6.000 0.500 0.850 0.2 9 23 7 61 31 8 0 2768647 8.000 0.500 0.850 0.2 29 42 16 43 34 23 0 6292322 9.000 0.500 0.850 0.2 26 41 15 44 34 22 0 6243618 10.000 0.500 0.850 0.1 1 14 1 74 26 1 0 559187 4.000 1.000 0.850 0.2 9 23 5 60 33 7 0 2196634 5.000 1.000 0.850 0.2 9 23 5 62 31 7 0 1887748 6.000 1.000 0.850 0.2 8 23 4 62 32 7 0 1794871 8.000 1.000 0.850 0.2 14 32 7 48 41 11 0 3152390 9.000 1.000 0.850 0.2 14 32 7 46 43 11 0 3136111 10.000 1.000 0.850 0.2 8 23 2 59 36 5 0 1353527 4.000 1.500 0.850 0.1 6 19 2 70 26 4 0 1350724 5.000 1.500 0.850 0.1 8 20 4 71 23 7 0 1352287

104 6.000 1.500 0.850 0.1 7 20 3 67 28 5 0 1185073 8.000 1.500 0.850 0.2 8 24 4 58 36 7 0 1877810 9.000 1.500 0.850 0.2 8 25 4 54 39 6 0 1847031 10.000 1.500 0.850 0.1 7 22 3 63 32 5 0 1261986 4.000 2.000 0.850 0.1 4 15 1 78 19 3 0 898728 5.000 2.000 0.850 0.1 7 18 3 77 18 5 0 888083 6.000 2.000 0.850 0.1 5 17 1 74 23 3 1 822977 8.000 2.000 0.850 0.1 6 20 2 64 31 4 0 1131165 9.000 2.000 0.850 0.1 5 20 2 63 33 4 0 1104063 10.000 2.000 0.850 0.1 6 18 2 71 24 4 0 925312 4.000 2.500 0.850 0.1 3 13 1 84 14 2 1 582866 5.000 2.500 0.850 0.1 5 15 1 82 15 3 1 577036 6.000 2.500 0.850 0.1 4 14 1 82 16 2 2 589257 8.000 2.500 0.850 0.1 4 16 1 76 21 3 0 663285 9.000 2.500 0.850 0.1 3 16 1 75 22 2 0 675554 10.000 2.500 0.850 0.1 4 15 1 79 18 3 1 609270 4.000 3.000 0.850 0.1 3 12 0 87 12 2 1 409300 5.000 3.000 0.850 0.1 3 12 0 86 13 2 1 411493 6.000 3.000 0.850 0.1 3 12 0 86 13 1 2 421826 8.000 3.000 0.850 0.1 2 13 0 82 16 1 1 445538 9.000 3.000 0.850 0.1 2 13 0 83 16 1 1 449788 10.000 3.000 0.850 0.1 2 12 1 86 13 2 1 411413

Les résultats se définissent comme suit :

1) le facteur lumière du jour (DF [%]),qui représente le rapport de l’éclairement naturel en un point à l’intérieur du bâtiment et de l’éclairement produit simultanément, sur un plan horizontal à l’extérieur par tout l’hémisphère du ciel sans obstruction (Roulet, 2008);

2) le facteur d’autonomie d’éclairage naturel (DA [%]), qui représente le pourcentage du temps pendant l’année où l’éclairement minimal (500 lux dans ce cas-ci) est rencontré par la lumière naturelle seulement (Reinhart et Walkenhost, 2001);

3) le facteur d’autonomie continue d’éclairage naturel (DAcon [%]), qui représente le pourcentage du temps pendant l’année où l’éclairement est en dessous de l’éclairement minimal (500 lux dans ce cas-ci) (Rogers, 2006);

4) le facteur d’autonomie maximal d’éclairage naturel (DAmax [%]), qui représente le pourcentage du temps pendant l’année où l’éclairement est dix fois plus grand que l’éclairement recommandé et par le fait même représente un risque d’éblouissement par lumière directe (Rogers, 2006);

5) le facteur d’éclairement utile non atteint (UDI<100 [%]), qui représente le pourcentage du temps pendant l’année où l’éclairement se situe entre 0 et 100 lux;

6) le facteur d’éclairement utile acceptable (UDI100-2000 [%]), qui représente le pourcentage du temps pendant l’année où l’éclairement se situe entre 100 et 2000 lux;

105 7) le facteur d’éclairement utile excédé (UDI>2000+ [%]), qui représente le pourcentage du

temps pendant l’année où l’éclairement se situe entre 2000 lux et plus (Nabil et Mardaljevic, 2005);

8) le facteur de saturation de la lumière du jour (DSP [%]), qui représente le pourcentage du temps pendant l’année où l’éclairement se situe entre 430 et 4300 lux (CHPS, 2006);

9) le montant cumulé de la lumière visible incidente sur un point d’intérêt au cours d’une année (annual light exposure [luxh]) (Reinhart, 2010).

5.2 OUTILS INFORMATIQUES POUR ÉVALUER LA PRODUCTION DE CHALEUR UTILE ET