Au sous-sol nous retrouvons un parking, des caves de stockage et la chaufferie. Les zones thermiques ont été définies suivant cette configuration, nous avons défini une zone thermique par étage, distribution open space, à l’exception du 4ème. Cet étage se caractérise par une distribution plus classique et représentative d’un espace bureau, sa distribution est composée des bureaux fermés et des bureaux en open space (figure 130). Nous nous sommes concentrés dans la simulation de cet étage :
Le bâtiment a été divisé en 37 zones thermiques réparties de la manière suivante : Tableau 35. Zones thermiques
1 Parking 9 N3 17 N4-Bur 7 25 N4-SDR 2 33 N6
2 Ascenseurs 10 N4-Accueil 18 N4-Bur 8 26 N4-Bur 13 34 N7
3 Escalier 1 11 N4-Bur 1 19 N4-Cafétéria 27 N4-Bur 14 35 N8
4 Escalier 2 12 N4-Bur 2 20 N4-SDR 1 28 N4-Archives 36 N9
5 Hall entrée 13 N4-Bur 3 21 N4-Bur 9 29 N4-Bur 15 37 N10
6 Restaurant 14 N4-Bur 4 22 N4-Bur 10 30 N4-Circulation
7 N1 15 N4-Bur 5 23 N4-Bur 11 31 Plafond
8 N2 16 N4-Bur 6 24 N4-Bur 12 32 N5
Le quatrième étage a été donc, divisé en fonction de sa distribution. Dans le tableau 35, nous pouvons observer sa décomposition. Dans la Figure 131 nous présentons le zonage de cet étage :
Restaurant Cabinet Radiologie – N+1
Bureaux – N+2 Bureaux / Cabinet dentaire – N+3
ADEME – N+4 Bureaux – N+5 N+6 au N+9 - ELITHIS Local Technique – N+10
Figure 130. Distribution espaces Tour Elithis (a. Espace ouvert 4ème étage. b. Etage courant. c. Bureau cloisonné)
2.1.2 Quartier
La Tour Elithis est impactée par les ombres portées par l’auditorium, côté ouest et par le Palais de congrès, coté est. Pendant l’hiver, avec le soleil plus bas, le bâtiment reçoit moins d’apports solaires, impactant négativement la consommation de chauffage. En été et pendant la période estivale, le bâtiment est donc mieux protégé, le besoin en froid est, donc moins important. Nous avons créé des zones pour les représenter, on peut les distinguer par une couleur pourpre sur la figure 132.
Figure 132. Quartier Tour Elithis 2.1.3 Le Bouclier thermique
Ce système original a été conçu avec deux objectifs, le premier pour protéger le bâtiment du soleil et le deuxième pour laisser passer le plus de lumière afin de limiter les apports solaires et mieux gérer le confort visuel, ce bouclier a été conçu en suivant la course du soleil et les ombres portées par les autres bâtiments (Est-Ouest) sur la surface extérieure du bâtiment. Pour cette raison, sa forme n’est pas symétrique du fait de la présence des bâtiments environnants. ±± ±
Figure 131. Zonage 4ème
Auditorium
Palais de congrès
De façon à modéliser au mieux ce bouclier, nous avons dessiné le bouclier comme une protection solaire extérieure classique caractérisée par son facteur de transparence. Le bouclier est divisé en 37 trames verticales de 1.60 m de large (largeur fenêtre). La forme arrondie est donnée par l’assemblement de formes droites, les lignes courbes n’existent pas.
Ce travail de modélisation 3D a été réalisé en utilisant le plugin OpenStudio pour SketchUp. Dans cette première partie nous avons construit la forme du bâtiment, du bouclier et du quartier de manière assez précise. Nous pouvons observer dans la Figure 135 :
Figure 135. Tour Elithis Vs modèle 3D 2.2 Saisie du modèle sur EnergyPlus
2.2.1 Occupation
A partir de la GTC du bâtiment, nous avons pu obtenir les informations sur l’occupation du bâtiment. Un bâtiment de bureau se caractérise par l’utilisation des ordinateurs et des serveurs. Nous avons suivi la consommation des appareils bureautiques pour déterminer ainsi un scenario d’occupation. Voici le scénario :
Figure 134. Trames verticales - Bouclier thermique Figure 133. Maille Bouclier Thermique - Métal Déployé
0 % 1 0 % 2 0 % 3 0 % 4 0 % 5 0 % 6 0 % 7 0 % 8 0 % 9 0 % 1 0 0 % 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 % O C C U PA IT O N HEURE Scenario d'occupation
Figure 136. Scenario d’occupation du bâtiment
Entre 7h et 8h, on considère que l’étage est occupé à 40%, entre 8h et 12h à 100%, entre 12h et 14h à 10% , entre 14h et 18h à 100% et entre 18h et 19h à 50%. Ce scenario représente de manière générale une utilisation classique d’un bâtiment de bureaux. Pour le taux d’occupation, nous l’avons défini par étage. Dans le Tableau 36 nous présentons cette configuration :
Tableau 36. Taux d’occupation par étage
Étage Occupation N1 3 N2 0 N3 5 N4 18 N5 5 N6 28 N7 32 N8 32 N9 15
Nous nous intéressons au 4ème étage, puisqu’il est plus représentatif d’un bâtiment de bureaux. Cet étage est composé des bureaux fermés et espaces ouverts. Pour cette raison, nous avons fait une répartition de l’occupation par bureaux. Le Tableau 37 présente cette configuration :
Tableau 37. Taux d’occupation étage 4
Bureaux Occupation 01-02 1 08 1 09 1 10-11 2 12-13 2 17-18 1 19-20 2 21-22 1 23 1 24 1 25 1 26 1 27 1 28 1 29-30 1
Pour le calcul de la chaleur sensible et latente, nous avons pris une valeur de 126 W (ASHRAE, 2010). Cette valeur est donnée pour une personne qui réalise une activité bureautique et qui est assise. Cette chaleur est répartie en
fonction des conditions thermiques à l’intérieur du bureau, une part sensible et une part latente sont donc obtenues. Cela est déterminé par le logiciel. Nous avons pris cette hypothèse pour améliorer le calcul de l’apport thermique et hydrique. Pour le flux rayonné par les occupants, il est forfaitisé à 30% de la chaleur sensible.
2.2.2 Modélisation de l’éclairage
Le fonctionnement de l’éclairage du bâtiment dépend de la présence des occupants et de la luminosité. Pendant les heures de travail (7-19h), nous considérons une occupation constante (Tableau 37, Tableau 36). Pour la modélisation de l’éclairage nous avons simplement défini un control de la lumière (Daylighting control) dans chaque bureau et étage couplé avec l’occupation. La valeur que nous avons définie pour l’éclairement est de 200 lux. De cette manière, en fonction de la luminosité, l’éclairage est régulé de la même manière que dans le bâtiment, puissance d’éclairage de 2 W/m2 a été aussi définie (valeur GTC).
L’éclairage contribue au bilan thermique de la pièce car il produit de la chaleur. Dans EnergyPlus cet apport est calculé de la manière suivante.
Équation 5
Pour déterminer l’apport calorifique de l’éclairage, plusieurs configurations existent (Figure 137), pour le cas du 4ème étage (lampes nomades) nous avons pris « suspended » :
Figure 137. Types de luminaires Les valeurs pour le calcul de l’apport calorifique sont les suivants :
Tableau 38. Coefficients pour le calcul de l’apport calorifique des luminaires Description Valeur
Return air fraction 0.0 Fraction radiant 0.42 Fraction visible 0.18
La fraction totale est de 0.4 (Fconvected = 1- 0.6 = 0.4). Cette valeur de 0.4 sera multiplié à la quantité à la puissance dégagée par le luminaire (max 2 W/m²). Pour la régulation de l’éclairage nous avons pris une valeur de 200 lux (valeur de référence mesurée par la sonde au plafond), c’est la valeur qui a été définie par défaut dans le bâtiment.
2.2.3 Modélisation des équipements bureautiques
L’architecture de la GTC a été établie pour pouvoir mesurer de manière indépendante, la consommation des appareils informatiques. La consommation est divisé en 3 zones, NE, SO et Serveur.