Activites de recherche et formation doctorale

3.1.4 : La prise en compte des taches solaires

Dans une étude pour Electricité de France [C21], le maillage plus fin de l’enveloppe et la souplesse du logiciel ont permis de déterminer les conditions définissant la meilleure prise en compte des effets de la tache solaire, limitation souvent très importante des logiciels de thermique du bâtiment.

En effet, une des difficultés principales pour la prédiction du comportement thermique est la prise en compte des flux solaires réellement absorbés par les parois internes. Très souvent, l’erreur entre la prédiction et les mesures en site réel est corrélée à l’intensité de l’ensoleillement, souvent simulé par une « surface sud équivalente ».
A l’intérieur du code BTHEBES®, les apports solaires peuvent être modélisés avec différents niveaux de précision. Nous avons donc testé les différentes options, qui ont ensuite été comparées à des résultats d’essais menés par EDF dans des cellules expérimentales sur le site de Cadarache du CEA.
Un premier niveau de précision permet le calcul purement géométrique du flux solaire réellement absorbé par les parois internes d’une pièce équipée d’une fenêtre. Nous avons fait varier la forme de la pièce, la taille de la fenêtre et les caractéristiques optiques des vitrages et des différentes parois internes. Pour une fenêtre de 2 m² dans une pièce rectangulaire de 4 m par 5, avec un flux solaire de 1000 W, la part de l’énergie réellement absorbée passe de 95 % (parois très absorbantes) à 65 % seulement (parois très claires).
Le deuxième niveau de précision consiste à étaler la tache solaire sur toute la surface directement exposée : c’est le niveau standard du calcul de BTHEBES®.
Pour cette étude spécifique, nous avons développé un troisième niveau de précision, dérivé de ce que nous avions mis au point pour l’habitacle automobile : chaque tache solaire est suivie sur son parcours, et toute surface partiellement exposée au rayonnement direct est subdivisée, à chaque pas de temps, pour tenir compte du déplacement de la tache.
Nous avons alors démontré que, sauf dans les cas où il est très important (tenue de matériau…) de connaître la température maximale atteinte sous la tache solaire, ce niveau de précision n’est pas nécessaire.