Méthodes de calcul prévisionnel des consommations d'énergie des bâtiments climatisés : incertitude et validation

Building energy simulation software package : uncertainty and validation

• Auteur / Autrice : Stéphane Roger Roujol
• Direction : Dominique Marchio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Mots clés

Mots clés contrôlés

Refroidissement

Climatisation

Habitations

Consommation d'énergie

Mots clés libres

Consommation d'énergie

Refroidisseur de liquide

Validation

Calcul d'incertitude

Thermique du bâtiment

Résumé

L'utilisateur de modèles est souvent confronté à la question de la qualité des résultats fournis, c'est à dire quelle est la validité des modèles et quelle est l'incertitude des résultats ?Nous proposons ici une procédure de validation adaptée aux méthodes de calcul prévisionnel des consommations d'énergie des bâtiments climatisés ainsi qu'une méthode de calcul de l'incertitude introduite par les entrées. Nous présentons les résultats obtenus pour le modèle hydrique et pour le modèle de refroidisseur de liquide. En l'absence de données de référence pour le modèle hydrique, plusieurs modèles sont proposés et comparés entre eux. Un modèle empirique de refroidisseur de liquide a été développé à partir de données des constructeurs, il est comparé à des modèles physiques. Une étude statistique des refroidisseurs de liquide a permis de définir des valeurs par défaut. Lors de la comparaison avec des données expérimentales, les incertitudes liées à la modélisation des bâtiments ont été évaluées. Une étude de sensibilité est menée pour évaluer l'effet des incertitudes des entrées. Les plans d'expériences permettant de conduire une étude de sensibilité ont été analysés. Puis les méthodes de calcul de l'incertitude - Monté Carlo et composition de l'incertitude - ont été comparés d'un point de vue théorique et pratique. Le plan simple de sensibilité et la méthode de composition de l'incertitude sont retenus, leur usage nécessitant peu de simulations. Finalement, la comparaison avec les données expérimentales est satisfaisante. Pour les incertitudes évaluées sur les entrées de la méthode, les consommations du refroidisseur de liquide sont estimées à +/- 20%.

Users of model are often faced with problem of quality of results provided by models, i. E. What is the validity of models and what is the uncertainty of results? We purpose a validation method adapted to building energy simulation software package and a method to evaluate uncertainties introduced by inputs. First, we consider an moisture model which allow to calculate part of dehumidification on fan coil unit and a chiller model which allow to calculate electrical consumption at non rating point and part load conditions. No reference data are available for moisture model, so we propose several models and compare them. An empirical model of chiller is developed from manufacturer data and is compared with physical models. A statistical study of chiller gives default values. Validation of the whole software package is used to evaluate uncertainty due to the representation of building in the software. The influence of input data on energy consumption has been assessed by a sensitivity study carried by experience design. Method to evaluate uncertainty - Monte Carlo and uncertainties composition - are compared from a theoretical and practical point of view. A simple experimental design and the method of uncertainties composition are selected, they required a little number of calculations. Finally, the comparison with experimental data of building in operation shows a good agreement between the results on energy consumption of chiller, its uncertainty is around 20%.