1.2.2.1 Description de l’entrée
L’albédo est la capacité de l’environnement à réfléchir le rayonnement solaire. Il se caractérise par le rapport entre le rayonnement réfléchi et le rayonnement solaire incident. Il s’agit d’un nombre adimensionnel compris entre 0 et 1. Plus le sol est clair et plus la part de rayonnement réfléchi est importante et plus l’albédo est grand.
1.2.2.2 Un paramètre incertain et variable
La connaissance de l’albédo est assez incomplète puisque celui-ci varie en fonction de plusieurs variables telles que la nature du sol (herbe, sable, ciment, etc.) mais également des conditions météo (pluie, neige, etc.). Communément en milieu urbain l’albédo est supposé proche d’une valeur de 0,2. Or dans le cas des maisons INCAS le revêtement aux alentours est blanc soit un albédo plus proche de 0,4 (ciment clair). L’albédo varie suivant diverses composantes terrestres, d’après la littérature, il est supérieur à 0,8 dans le cas de la neige fraîche, et inférieur à 0,1 dans le cas des mers et océans. On retrouve dans le tableau 1.2 des valeurs d’albédo obtenues dans la littérature [2].
Table 1.2 – Variabilité de l’albédo en fonction de la nature du sol Nature du sol Valeur de l’albédo
Béton 0,50
Herbe 0,2 à 0,3
Terre 0,15
Gravier 0,2
Neige fraîche 0,85
Cependant les valeurs peuvent varier en fonction des conditions de mesure, de la cou-leur et du type de revêtement. Le fait que cette entrée ne soit pas constante rend sa
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ractérisation plus difficile, ce qui peut expliquer les différences en fonction des références consultées. Une étude récente par Li et al. [35] évalue la variabilité de l’albédo en fonction de la journée, de la saison et du revêtement considéré. Dans les conditions de campagne de mesure, les auteurs établissent que la valeur de l’albédo ainsi que sa variabilité est importante en début et fin de journée. Pour obtenir une valeur plus basse et constante, la mesure doit être faite en pleine journée par ciel découvert. L’évaluation de l’albédo sur la surface terrestre est un sujet qui prend de l’ampleur notamment en physique de l’atmo-sphère où la valeur de l’albédo conditionne le réchauffement climatique. L’utilisation des données satellites permet une caractérisation de l’albédo de plus en plus fine spatialement. Dans le cadre de la thermique du bâtiment, l’albédo est susceptible de provoquer un biais ou une incertitude car il joue directement sur la quantité de flux solaire réfléchi par le sol. Il impacte sur la température intérieure et donc sur les besoins énergétiques (chaud et froid). Dans le cas de maison à stratégie passive, l’aspect solaire impacte sur la tempé-rature d’air intérieur. La mauvaise estimation ou la méconnaissance de ce paramètre peut entrainer un impact sur le comportement de la maison DM.
Une pré-étude expérimentale pour évaluer la variabilité de l’albédo in-situ a été faite par l’équipe du CEA-INES LEB sur le site de la plateforme. Sur la plage de temps du 15/04/2011 11 :00 au 27/04/2011 8 :00, en ne considérant que les données de 7h00 à 16h00, la valeur de l’albédo est présentée dans le tableau 1.3.
Table 1.3 – Mesures préliminaires sur site de l’albédo Type d’information Valeur
Moyenne 0,39
Max 0,43
Min 0,25
Cette étude est une mesure approximative qui permet d’obtenir un ordre de grandeur de la valeur de l’albédo sur le site et de se rendre compte de sa variabilité sur des jour-nées entières. On constate que sur une période relativement courte, soit moins de deux semaines l’albédo varie fortement. A noter que dans la simulation thermique dynamique par EnergyPlus cette entrée est considérée comme constante ce qui induit une source de biais. On peut toutefois choisir une valeur d’albédo pour chaque mois, mais la difficulté est alors de caractériser cette valeur en fonction du mois de l’année. Selon l’étude [35] aucune variabilité saisonnière n’a été observée, cependant il s’agit des conclusions obte-nues sous les conditions expérimentales de l’étude (type de revêtement, climat californien, etc.). L’albédo est donc une entrée incertaine qui peut induire une incertitude et un biais
1.2. EXEMPLE DE SOURCES D’INCERTITUDES ET DE LEURS
IMPACTS SUR UNE MAISON BASSE CONSOMMATION 21
sur les résultats de simulation.
1.2.2.3 Résultats de l’impact sur la maison INCAS-DM
Pour évaluer l’impact de l’albédo sur les performances de la maison INCAS-DM, une étude numérique a été effectuée. Deux simulations ont été réalisées avec EnergyPlus, une avec un albédo de 0,2 (valeur par défaut dans les villes) et une avec un albédo de 0,4 (valeur plausible dans notre cas d’étude). On considère comme résultats de simulation l’évolution de la température opérative qui est plus proche de la notion de confort que la température intérieure. Afin d’obtenir un indicateur simple du confort d’été, on considère qu’au-delà de 27◦C de température intérieure opérative, le bâtiment est en surchauffe et on décompte le nombre d’heure où la température opérative dépasse la valeur seuil. On obtient un équivalent de 40 jours de surchauffe pour un albédo de 0,2 contre 99 jours pour un albédo de 0,4. La figure 1.8 représente sous forme d’histogramme la répartition des températures opératives sur la zone du rez-de-jardin pendant la période estivale. On observe une importante hausse de température dans le cas d’un albédo de 0,4 en compa-raison à l’albédo de 0,2.
Figure 1.8 – Diagramme de répartition des températures intérieures dans la maison INCAS-DM sur la période estivale en fonction des différents cas [18]
Le fort impact observé dépend de l’efficacité énergétique du bâtiment étudié ce qui montre l’importance de considérer avec attention le paramètre albédo. Une autre source d’incertitude est la modélisation des casquettes et on va étudier les conséquences de leur sous-évaluation sur les simulations .
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1.2.3 Impact d’une hypothèse de simulation sur les masques