Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 1/23 Tutoriel pour la Simulation Thermique Dynamique sous Trnsys Ce document doit aider le simulateur pour le guider dans ces premiers pas. Il doit répondre à des questions très générales que l’on se pose au début d’une Simulation Thermique Dynamique (STD) sous TRNSYS. Ce tutoriel a été élaboré par AMOES. L’usage et la diffusion de tout ou partie de ce document ne sont pas autorisés en dehors des formations dispensées par AMOES. 1 Objectifs de la STD et mises en garde 1.1 A quoi sert la STD ? Un bâtiment à très faible consommation d'énergie ne se comporte pas comme les bâtiments traditionnels. Une modélisation fine de son comportement est nécessaire pour optimiser sa conception au regard des besoins de chauffage et du confort d'été. L’objectif principal de la STD n’est pas de valider les performances d’un bâtiment. C’est de faire évoluer le projet très en amont dans sa conception, avec des arguments chiffrés. De fait, la STD est en général un argument frappant pour les équipes de conception. Exemple d’utilisation : l’architecte a conçu un bâtiment très vitré. Mettons que ce bâtiment présente un taux de surface vitrée/surface habitable de =30%. Nous, énergéticiens, pouvons lui répondre que ce taux de vitrage sera problématique à la fois pour les besoins de chauffage et pour le confort d’été. Nous simulons alors le modèle de base et un modèle avec =20%. Le résultat pourrait être du type : « en réduisant les surfaces vitrées d’un tiers, on gagne 10 kWh/m².an de besoins de chauffage et 2°C en moyenne sur les températures estivales ». La STD telle que nous la présentons aujourd’hui, permet de faire évoluer la conception du bâtiment pour optimiser essentiellement deux points : Les besoins de chauffage du bâtiment. Des phénomènes auparavant négligeables dans les bâtiments à 150 kWh/m².an de besoins de chauffage deviennent de première importance dans les BBC (de l'ordre de 20 kWh/m².an de besoins de chauffage) : le traitement des ponts thermiques, la gestion des apports solaires et internes, l'étanchéité à l’air du bâtiment... Les températures intérieures, notamment estivales. Les bâtiments très isolés sont davantage sujets aux surchauffes estivales de par un effet « thermos ». Le confort d’été devient alors un élément crucial dans ces bâtiments ; pour éviter les contre-références, il est impératif que les bâtiments performants ne soient pas invivables en été. Le confort d’été dépend : o Des apports solaires ; o Des apports internes ; o De l’inertie du bâtiment ; o De la surventilation du bâtiment. Tous ces points peuvent être simulés sous TRNSys. Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 1.2 Mise en garde sur l’effet « magique » de la STD Nécessité d’une précision maniaque sur les entrées, car elles conditionnent la justesse des sorties. TRNSys effectue des calculs en fonction d’entrées et de paramètres pour fournir des sorties. Si les entrées sont fausses, les sorties le sont aussi. C’est pourquoi il est fondamental : De valider et revalider les entrées afin d’éviter toute erreur. De s’appesantir sur la précision des données qui ont le plus de poids sur les résultats. Comme indiqué ci-dessous, en valeur absolue, les résultats de simulation ne sont pas d’une grande précision. D’autre part, la finesse de la description du projet est limitée par le temps. Il est donc nécessaire de développer une attitude qui consiste à traiter avec plus de soin les éléments qui incident le plus sur les performances du bâtiment. De spécifier dans les rapports de simulation toutes les hypothèses considérées. A la lecture du rapport, les hypothèses spécifiées doivent être suffisantes pour vérifier la crédibilité des résultats. On peut citer comme hypothèses de simulation incontournables : Le zonage général de la simulation L’orientation du bâtiment et les masques solaires considérés Les caractéristiques des parois Les surfaces vitrées par zones et par orientations Les ponts thermiques considérés Le niveau d’étanchéité à l’air, les températures consignes, les débits de ventilation … Les scénarios d’occupation et d’apports internes Les résultats de simulation sont à utiliser de manière très prudente : On estime que les valeurs absolues pour les projets basse conso n’ont pas une précision très élevée. Cette imprécision est probablement de +/- 20% sur les besoins de chauffage et de +/- 2°C sur les températures d’été. Il est fondamental de comprendre que les résultats de simulation, en valeurs absolues, sont à analyser de manière très prudente. Cette imprécision est essentiellement due au fichier météo, aux apports solaires (précision des masques) et aux comportements des usagers (dérives des besoins de chauffage, apports internes…). En revanche, la précision est beaucoup plus grande en valeurs relatives et c’est comme ça qu’on l’utilise. La simulation permet de proposer des modifications dans les projets et d’argumenter sur l’impact qu’ont ces modifications sur les besoins de chauffage et le confort d’été. Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com 2/23 Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 2 Présentation générale du logiciel Le logiciel est scindé en deux parties principales : - TRNBuild, qui permet de rentrer les caractéristiques du bâtiment (zones, parois, apports internes, débits de ventilation…). Il génère un fichier « point bui ». - Simulation Studio, qui est l’interface de calcul. Il permet de modéliser l’environnement du bâtiment (climat, apports solaires, autres données d’entrée) et d’obtenir les résultats de simulation. Il génère un fichier « point tpf ». Il existe une mailing-list des utilisateurs de TRNSys du monde entier sur laquelle vous pouvez vous abonner pour partager tous vos soucis : https://www.cae.wisc.edu/mailman/listinfo/trnsys-users. D’autre part, on pourra se référer à la documentation TRNSys pour avoir tous les détails nécessaires sur la conduite d’une simulation et sur le fonctionnement des composants. Cette documentation est très complète mais en anglais. Le site internet du SEL (Solar Energy Laboratory) est également très utile : http://sel.me.wisc.edu/trnsys 3 Méthode pour la réalisation de la simulation 3.1 Préparation avant utilisation du logiciel Définir a priori les éléments à faire varier et comment on les fera varier. Définir les zones thermiquement homogènes pour les besoins de chauffage et pour le confort d’été : les zones sont définies de par leur usage (cuisine, chambres…), leur orientation (Nord, Sud, masques solaires…) et leur situation dans le bâtiment (RDC, étages intermédiaires, dernier étage) Définir les orientations : orientation classiques (Nord, Sud, Est, Ouest …) et orientation « masquées » (chaque masque implique une orientation différente) Définir les caractéristiques des parois Comptabiliser sur Excel les : Surfaces de fenêtres (attention séparer par couple unique de fenêtres/masques) Surfaces de murs par type dont surfaces internes Planchers bas et haut dont surfaces internes Ponts thermiques avec longueur et ψ (Rechercher les valeurs ψ des ponts thermiques dans le catalogue TH-U ou par un calcul sous THERM par exemple) Murs : coins intérieurs et extérieurs, refends Planchers : bas, intermédiaires, hauts Balcons Poutres sur local non chauffé Acrotères Menuiseries Ces données serviront à la fois pour réaliser le .bui et pour calculer la répartition des déperditions par transmission par type de paroi ou pont thermique. Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com 3/23 Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 3.2 Réalisation du .bui L’aide concernant l’utilisation de TRNBUILD est très complète sur le logiciel (en anglais) 3.2.1 Définir les orientations : Les orientations pour l’ensemble des façades et les orientations qui seront masquées par des masques lointains (maisons voisines) et les masques proches (casquettes …) 3.2.2 Définir les bibliothèques Qui seront utilisées pour la modélisation (TYPES MANAGERS) Bibliothèque des parois Bibliothèque des matériaux Bibliothèque des vitrages Types d’infiltration Types de ventilation Types de chauffage Types de refroidissement Types d’apports internes Confort des usagers Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com 4/23 Amoès Formation Trnsys - Tutoriel Pour tous les TYPES MANAGERS, on retrouve les mêmes commandes Renommer Effacer Copier Créer nouveau Certaines valeurs peuvent être saisies en valeur constante ou en variables : Valeur constante Variable déclarée en INPUT Trois choix s’offrent à l’utilisateur pour attribuer une valeur à ces paramètres : Constant value : Le paramètre conservera une valeur constante tout au long de l’année, peu représentatif de la réalité pour certains paramètres (Température de consigne de chauffage en position jour/nuit/week end, chauffage arrêté en été, Ventilation hygrométrique, etc…) Schedule : Le paramètre varie en fonction de planifications types intégrées dans le logiciel. Cette option n’est souvent pas assez précise. Input : Il est possible de créer ses propres variables ou « Input », qui seront chargées à partir d’un fichier « input » externe .txt défini par l’utilisateur sous simulation studio. La suite décrit plus en détail l’utilisation des Input : La création d’Input est utile pour créer une planification très précise du fonctionnement systèmes (chauffage, ventilation,..). TRNSYS fonctionne sur une base affine pour les inputs : Valeur = X * Input + Y, où X et Y sont deux nombres à entrer. Voici un exemple concret : fixer une température de consigne pour le chauffage de 19°C le jour et de 15°C la nuit. Pour cela il faut rentrer la température de consigne suivante : Tconsigne = 4*PONDERATION_CHAUFFAGE + 15, avec PONDERATION_CHAUFFAGE la planification sur l’année du chauffage (1 le jour et 0 la nuit). Un tableur Excel peut permettre de créer facilement un profil d’utilisation horaire très précis sur toute une année. Il suffit de copier les colonnes créées dans un fichier .txt qui sera lu dans Simulation studio comme fichier Input. 3.2.2.1 Définir la bibliothèque des matériaux utilisés pour le bâtiment: On définit des matériaux ayant une masse (Massive layer) afin de considérer les phénomènes de diffusivité et effusivité (liés entre autre à l’inertie thermique). Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com 5/23 Amoès Formation Trnsys - Tutoriel Il est nécessaire de renseigner : la conductivité : Attention l’unité utilisée par TRNSYS pour les puissances est le kJ/h (W x 3.6) la capacité calorifique la masse volumique Les fonctions Active Layer et Chiled Ceiling permettent de modéliser un matériau qui comprend un système de plancher chauffant ou rafraîchissant : pour plus d’information, se référer à l’aide TRNBuild. 3.2.2.2 Définir les caractéristiques des parois Pour chaque paroi, on indique : - la structure de la paroi : matériaux et épaisseur (Attention la paroi a un sens : on défini un côté « front » et un côté « back » que l’on retrouvera lorsque l’on disposera les parois dans les zones, pour les parois donnant sur l’extérieur, le côté « front » est le côté intérieur) - les coefficients d'absorption des parois - les coefficients convectifs (he et hi) : se référer au calcul TH-U Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com 6/23 Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 3.2.2.3 Définir les caractéristiques des menuiseries : définir les vitrages (glazing) : on utilise les bibliothèques de vitrage déjà existantes (la bibliothèque allemande est la plus complète). U-Value correspond au Ug et le g-Value correspond au facteur solaire. Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com 7/23 Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 8/23 définir la partie opaque de la menuiserie (frame) : Il est nécessaire de saisir la proportion de la surface opaque sur la surface totale de la fenêtre (cela équivaut à 1-facteur de clair) et le coefficient de transfert de chaleur de cette partie opaque (équivaut à l’Uf) Ayant ces données, il est facile de trouver le coefficient de transfert thermique de l’ensemble de la fenêtre : Uw= facteur de clair x Ug + (1-facteur de clair) x Uf définir les résistances additionnelles des occultations solaires et des coefficients de réflexion dans le cas d’occultations intérieures : 3.2.2.4 Définir les types d’infiltration : Le taux de renouvellement d’air lié aux infiltrations est à saisir en Vol/h. Pour modéliser une surventilation, on peut utiliser les infiltrations en utilisant une valeur en INPUT comme dans l’exemple qui suit: Variable qui sera commandée par une valeur d’entrée (par exemple =0 l’hiver et 2 par les nuits d’été, si on considère une surventilation de 2 Vol/h) Constante infiltrations bâtiment traduisant permanentes les du 3.2.2.5 Définir les types de ventilation De la même façon que pour les infiltrations, il faut saisir le taux de renouvellement d’air lié à la ventilation en vol/h. Il est également nécessaire de rentrer la température de l’air entrant par cette ventilation (T extérieur ou « outside » pour une ventilation simple-flux). Dans le cas d’une ventilation doubleflux, la température de soufflage est donnée en INPUT (comme dans l’exemple ci-dessous). Cette valeur est calculée dans Simulation Studio. Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 3.2.2.6 Définir les types de chauffage Pour définir un type de chauffage, il est nécessaire de saisir : La température de consigne : comme une variable (ex : 19 le jour, 17 la nuit et 0 hors de la période de chauffage) Il est possible de définir une puissance maximale de chauffage : on peut ainsi observer si la température de consigne est atteinte et si la puissance installée est suffisante. La partie radiative du mode de chauffage : o en indiquant 0, on modélise que le chauffage se fait directement sur l’air de la zone o en indiquant 0.9, on modélise que le chauffage de la zone se fait par l’intermédiaire des parois de celle-ci c'est-à-dire que le modèle fait augmenter la température de l’ensemble des parois de la zone jusqu’à ce que l’air de la zone est atteint la température consigne. Si le chauffage se fait par air, ce paramètre doit être égal à 0, dans le cas d’un plancher chauffant, ce paramètre sera non nul (environ 0.4). 3.2.2.7 Définir les types de refroidissement : De la même façon que pour les types de chauffage, il est nécessaire de saisir la température de consigne de froid. 3.2.2.8 Définir les apports internes Il est nécessaire de rentrer en INPUT les apports internes qui seront générés dans les différentes zones. Si l‘on considère que ces apports internes sont émis 50% de manière radiative et 50% de manière convective, il est nécessaire de factoriser ces apports par 0.5 et de les saisir pour la partie radiative et convective comme dans l’exemple ci-dessous : Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com 9/23 Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 10/23 3.2.3 Saisie des zones Une fois que les bibliothèques sont complétées, on peut saisir les zones. Pour ajouter une zone, on clique droit sur « Zones » dans le TRNBuild Manager : La saisie des zones se fait en renseignant les types de chauffage, infiltration, ventilation apports internes utilisés pour cette zone… et en saisissant les parois présente délimitant et internes à la zone. Volume d’air présent dans la zone Types retenus pour l’infiltration, le chauffage, apports internes… Saisie des parois de la zone Saisie des fenêtres pour les parois correspondantes Saisie des occultations par la fenêtre 3.2.3.1 Saisie des types de chauffage, infiltration, ventilation… Activer le chauffage par « on » et choisir le type de chauffage par le menu déroulant La même manipulation est nécessaire pour les infiltrations, la ventilation et les apports internes. Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 11/23 Concernant les apports internes, il est possible d’utiliser les données fournies par défaut par TRNBuid en précisant le nombre de personnes, les équipements informatiques et l’éclairage. Cependant, il est plus précis et plus facile de gérer les apports internes s’ils sont entrés uniquement en valeur INPUT dans « Other Gains ». Si plusieurs zones ont le même profil d’apports internes rapporté à a surface, il est plus facile de saisir la même variable d’apports internes surfacique (en kJ/h.m²) et de préciser la surface de la zone dans « Scale » 3.2.3.2 Saisie des parois de la zone Ajouter une paroi par « Add » Saisir le type de paroi parmi les types précédemment définis Entrer leur surface (surface en contact avec l’air de la zone) Entrer leur catégorie : 4 possibilités : EXTERNAL: pour les parois extérieures. Dans ce cas il est nécessaire de renseigner son orientation parmi les orientations précédemment définies et le « view factor to sky » qui est égal à 1 pour une toiture terrasse, 0.5 pour un mur vertical, 0 pour une face horizontale orientée vers le bas. ADJACENT : pour les parois de la zone en contact avec une autre zone. Il faut donc préciser la zone avec laquelle elle est en contact une fois que cette zone est définie et le sens de la paroi (côté « front » ou côté « back » en contact avec la zone si la paroi n’est pas symétrique). Il est également possible d’indiquer le « coupling air flow » qui représente le débit d’air entre les 2 zones (modélisation d’une porte ouverte) Pour plus d’informations concernant le Coupling, se référer à l’aide de TRNBuild. Les valeurs renseignées pour la paroi sont automatiquement copiées dans la zone adjacente : il ne faut donc la rentrer qu’une fois (sauf la valeur du coupling air flow). BOUNDARY : pour les parois de la zone en contact avec une condition limite (par exemple le sol). Dans ce cas, il faut préciser la température de la condition limite (constante ou en valeur INPUT) Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 12/23 INTERNAL : pour les parois internes à la zone. Ces parois servent surtout à faire augmenter l’inertie de la zone. Pour tous ces types de paroi, il est également possible de renseigner 2 autres paramètres : GEOSURF : permet de répartir le rayonnement direct arrivant dans la zone sur l’ensemble des parois. Par défaut, ce paramètre est égal à 0 pour toutes les parois, dans ce cas le rayonnement est équi-réparti sur l’ensemble des parois. Si le simulateur veut préciser la répartition du rayonnement direct (notamment utile dans la modélisation d’une véranda, la somme des geosurf des parois d’une même zone doit être égale à 1. Pour plus d’informations, se référer à l’aide de TRNBuild. WALL GAIN : permet d’indiquer une puissance calorifique générée par une paroi (mur trombe) 3.2.3.3 Saisie des fenêtres Pour les parois extérieures et adjacentes à une autre zone, il est possible d’ajouter des fenêtres. Si la paroi n’est constituée que de la fenêtre, on peut la rentrer par « Additionnal Window ». De la même manière que pour les parois, il faut saisir la surface de la fenêtre (Sfenêtre< Sparoi). L’orientation est saisie automatiquement. Comme pour les parois on peut saisir un « GEOSURF » et un « WALL GAIN ». On peut également rentrer la présence d’occultations, intérieures ou extérieures, et leur facteur d’occultation. Ce facteur d’occultation doit être compris entre 0 et 1 et peut être défini comme constante ou comme valeur INPUT. Pour être plus réaliste, il est nécessaire de créer un variable (par exemple VOLET) que l’on fera varier selon un scénario défini dans Simulation Studio. 3.2.3.4 Saisie des ponts thermiques La saisie des ponts thermiques se fait au même endroit que les parois. Dans le menu déroulant du « Wall Type » choisir « Coldbridge ». Une fenêtre « New Wall Type with Coldbrigde Effect » apparait. Il est nécessaire de saisir un nom pour le pont thermique débutant par CBR et de renseigner la case « resistance » qui est l’inverse du en kJ/h.K.m. Pour simplifier la saisie, il est possible d’orienter les ponts thermiques de la zone au Nord au lieu de distinguer toutes les orientations. Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 13/23 3.2.4 Définition des « OUTPUT » Une fois les zones définies, il est nécessaire de définir les sorties que l’on souhaite du modèle afin d’exploiter au mieux les résultats. L’un des gros avantages de TRNBuild est de pouvoir extraire un grand nombre de valeurs. Timebase : paramétrage du calcul, pas de temps utilisé par le modèle (par défaut égal à 1, égal à 0.5 si les parois sont très fine et 2 ou 4 si les parois sont très épaisses A partir de la fenêtre « Output », on peut ajouter différents type de sorties en cliquant sur « Add » et en renseignant la fenêtre « Output Data ». On peut noter les valeurs de sorties les plus utiles : Les températures de l’air des zones (définies dans les sorties par défaut) Les températures des parois : choix de(s) zone(s), sélectionner « surface ouputs », NTYPE 17, choix des parois que l’on souhaite étudier Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 14/23 Les températures opératives des zones : sélectionner « zones outputs », NTYPES 25 «TOP » (operative zone temperature). Bilans énergétiques pour les zones : sélectionner « balances », NTYPES 904 « BAL_4 » (energy balance for all zones). Cette sortie va générer lors du lancement de la simulation un fichier « Energy_Zone.bal » qui peut être lu sous Excel. Ce fichier reprend à chaque pas du calcul le bilan énergétique des zones sélectionnées (besoins de chauffage, apports internes, apports solaire, apports liés aux « wall gains » et au « coupling air flow », déperditions liées à la ventilation, aux infiltrations, aux parois et ponts thermiques…) Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 15/23 3.3 Réalisation du .tpf 3.3.1 Présentation de Simulation Studio Simulation Studio est le logiciel de calcul de TRNSYS. Il fait appel à des composants (ou modèles ou TYPES) connectés entres eux. Une aide très complète sur les usages spécifique de Simulation Studio est disponible dans « ? » - « Studio Help ». « TRNSYS Help » offre une aide sur l’ensemble de l’utilisation de TRNSYS. 3.3.1.1 Description de l’interface générale L’interface de Simulation Studio comprend une « plateforme » où sont disposés les composants qui sont reliés entre eux et qui permettent la modélisation. 3.3.1.2 Description de l’utilisation d’un composant Pour chaque composant, en double-cliquant dessus, on peut observer les onglets: Les principaux utilisés sont : PARAMETER dans lequel on entre les paramètres (constants pendant la simulation) INPUTS qui indique les valeurs d’entrées, variables durant la simulation et qui sont issu d’un autre composant Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 16/23 OUTPUT qui indique les valeurs de sorties que l’on obtient par ce composant EXTERNAL FILES dans lequel on précise si nécessaire les chemins d’accès des fichiers externes appelés par le composant. Si les fichiers externes sont présents dans le dossier de simulation où est enregistré le tpf, le nom du fichier suffi (il est d’ailleurs préférable que tous les fichiers externes soient dans le dossier de simulation : facilite l’envoi des simulations d’un poste à l’autre). La case MORE permet d’avoir plus d’informations concernant les variables demandées ou obtenues par le modèle. Les modèles sont reliés entre eux par des liaisons permettant d’extraire des valeurs OUTPUTS de l’un pour renseigner les valeurs INPUTS de l’autre. Un double-clic sur la liaison permet de réaliser les liaisons qui sont nécessaires entre les variables. Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 17/23 3.3.1.3 Description de la barre d’outils Permet d’ajuster la taille de la fenêtre au nombre de composant présent. Permet de supprimer les composants ou les liaisons sélectionnées Permet de créer une liaison entre 2 composants (le sens de cette liaison est très important) Permet de créer des « macros » c'est-à-dire rassembler les composants sélectionnés et alléger la «plateforme » souvent composé de nombreux composants. Les boutons suivants permettent de les détruire et de « rentrer » dedans. Permet de fixer les conditions de la simulation (début, fin, condition de convergence, nom des fichiers générés, ordre des composants dans le calculateur…) Permet de lancer la simulation Permet d’étudier le fichier décrivant l’historique la simulation (recherche d’une erreur, débogage…) Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 18/23 3.3.2 Environnement du bâtiment La première étape est de créer l’environnement du bâtiment. Il peut être modélisé de la façon suivant : Type 109: Module météo Permet de choisir les données climatiques en appelant un fichier Météonorm tm2 dans l’onglet « External Files ». Les fichiers tm2 se trouvent à l’adresse : C:\Program Files\Trnsys16\Weather\Meteonorm Définir les orientations et leur nombre : Le slope est l’angle de l’orientation formé avec l’horizontale et l’azimut est l’angle formé avec l’orientation Sud. Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 19/23 Type33: Module psychrométrique, permet de déterminer les conditions d’humidité Type69: Module sky temp, calcule la température fictive du ciel Calculette Radiation: Cette calculette est nécessaire pour corriger certains bugs occasionnés par le fichier météo : elle annule le rayonnement direct lorsque l’angle d’incidence est supérieur à 90°. NB : les connections entre ces types sont souvent identiques. Il est nécessaire de savoir à quoi elles servent mais on ne les modifie que très rarement d’une simulation à l’autre. Vous retrouverez cette modélisation notamment lors de l’importation du fichier .idf en réalisant une simulation 3D. D’autres modélisations sont possibles : par exemple avec le type 15, dont les sorties généralement utilisées par les types 56, 34 et 67 (modélisation simplifiée). Type 67: Module Shading mask: permet de modéliser les masques solaires lointains : Ce module fait appel à un fichier txt, préparé par l’utilisateur, qui indique les angles d’occultation occasionnés par le masque en fonction de l’orientation A partir de ces angles d’occultation, il est possible de réaliser l’ensoleillement de la façade (graphique ci-dessous) Trajectoires du Soleil à Mantes-la-Jolie et masque généré sur l'orientation au Sud 90 Masque Trajectoire par jour 80 Trajectoire par heure du jour 22/06 70 13 11 21/05 - 23/07 14 Hauteur angulaire [°] 60 10 17/04 - 28/08 15 50 9 21/03 - 23/09 16 40 8 30 7 18/02 - 20/10 20/01 - 22/11 20 23/12 6 17 18 10 0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 SUD 180 195 210 225 240 255 OUEST 270 285 300 315 330 345 EST Azimut [°] 3.3.3 Modélisation de l’utilisation du bâtiment Type 9: Module Input: permet d’appeler un fichier « input » txt qui donne les valeurs des variables pour chaque pas de la simulation. Attention, il est nécessaire de saisir le nombre exact de colonne à lire : si le nombre de colonne diffère du nombre de variables saisies un décalage s’opère. Il est utile de « tester » le fichier txt qui a été créé pour générer les valeurs Input. Pour cela on « imprime » les valeurs générées grâce au Type 25 et on vérifie si la suite de valeurs correspond bien à ce que l’on souhaitait. Les calculettes: permettent de traiter les valeurs obtenues par le module Input pour qu’elles correspondent aux valeurs d’entrée attendues par le Type 56. Les calculettes sont obtenues par l’onglet « Assembly » « Insert New Equation ». Elles permettent de faire des opérations simples sur des variables (additions, multiplications, choisir le maximum…). Plus d’informations dans l’aide de Simulation Studio. Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 20/23 Les fonctions les plus utilisées : GT, LT, GE, LE (respectivement Greater than, Less than, Greater or equal than, Less or equal than): Exemple, GT(a,b)=1 si a>b = 0 si a<=b MAX, MIN … : Exemple, MAX (a,b)=a si a>b = b si a<b Par exemple, si l’on souhaite obtenir une température de consigne de chauffage de 19°C en journée l’hiver et de 15°C la nuit, on peut extraire des variables chauffage (=1 lors de la période de chauffage, 0 sinon), la variable jour (=1 entre 7h et 22h et 0 le reste du temps) alors Tconsigne= chauffage*(jour*19+(1-jour)*15) 3.3.4 Extraction des résultats Il est recommandé d’effectuer la simulation sur 9504 heures soit 13 mois et d’exploiter les 12 derniers pour er éliminer l’impact des conditions initiales lors du 1 mois de simulation. Pour visualiser et extraire les données de la simulation, il y a plusieurs possibilités dont l’utilisation des modules suivants : Type 65d: qui permet de tracer des variables sur un graphique pour la durée de la simulation. Le réglage des échelles des axes se fait sur l’onglet Paramètre et les noms des variables se modifient sur l’onglet Input. Il est possible d’afficher ou supprimer l’affichage d’une courbe en cliquant sur la légende qui lui correspond. Vous pouvez également modifier l’échelle directement sur le graphe avec un clic droit sur l’axe. Il est également utile de zoomer sur une partie du graphe en dessinant un rectangle sur cette zone en maintenant appuyé un clic gauche. Type 25a: qui permet d’imprimer les variables sur un fichier Excel. Pour cela, il est nécessaire de compléter dans « External Files » le nom du fichier généré avec l’extension .xls Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 21/23 L’exploitation des résultats se fait également avec le fichier EnergyZone.bal créé par le type 56 dont il a été question dans la partie 2. Ce fichier peut s’ouvrir avec Excel et permet d’avoir un bilan d’énergie heure par heure. Présentation de l’EnergyZone : Pour chaque zone et pour chaque heure de la simulation, l’EnergyZone présente les paramètres suivants : BAL_ENERG : somme l’ensemble des termes du bilan énergétique, il doit être proche de 0 DQAIRdt : indique la variation d’enthalpie de l’air de la zone, il traduit donc une élévation ou une diminution de la température QHEAT : indique les besoins de chauffage nécessaire au système pour atteindre la température consigne QCOOL : indique les besoins de froid nécessaire pour atteindre la température de consigne de refroidissement QINF : indique les déperditions liées aux infiltrations QVENT : indique les déperditions liées à la ventilation QCOUP: indique les déperditions ou les apports de chaleur liés au coupling (échange d’air entre 2 zones) QTRANS : indique les déperditions liées aux transmissions par les parois QGINT : indique les apports internes QWGAIN : indique les apports liés aux « Wall Gains » QSOLGA : indique les apports internes liés aux apports solaires (ondes courtes) Il est ensuite nécessaire au simulateur de concevoir des outils permettant d’exploiter assez rapidement et le plus judicieusement possible toutes les données brutes obtenus par Simulation Studio. Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 22/23 3.3.5 Débogage des simulations Il arrive très souvent (presque systématiquement) que les premières simulations entraînent des messages d’erreurs. Le travail de débogage est souvent long et assez fastidieux. Afin d’analyser d’où peut venir l’erreur, il est utile de lire le fichier reprenant l’historique de la simulation : « Result File » ou Last File » Dans « Result File », il est indiqué lorsque que la simulation a rencontré un évènement notoire (Notice), un évènement problématique pour la simulation (Warning) ou une erreur (Error) mettant un terme à la simulation. Au-delà de 30 Warning, la simulation indique une erreur (le nombre de 30 peut être paramétré dans Global Info, feuille située dans la barre à outils). Result File permet de voir quel module a créé l’erreur et à quelle pas de temps du calcul : il est indiqué le numéro de l’UNIT et du TYPE (pour connaître à quel module le numéro UNIT est associé, il faut également revenir à Global Info, onglet Component Order). Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com Amoès Formation Trnsys - Tutoriel 23/23 Erreurs les plus courantes : Un module ne trouve pas ou ne lit pas bien un fichier externe. Il est nécessaire de tester chaque module appelant un fichier externe en cliquant sur EDIT dans l’onglet EXTERNAL FILES, s’il trouve ce fichier et si le fichier est conforme à ce qu’attend le module. Il est important de rappeler que TRNSYS ne traite pas les virgules mais les points comme séparateurs de décimale. Si les calculs divergent lors de la simulation (occasionnant des Warning), cela est dû au fait qu’une valeur calculée dépend d’une valeur qu’elle permet de calculer pour un même pas de temps. Il est donc nécessaire soit de stocker la valeur pendant un pas de temps (par le type 93 Utility/Input Value Recall ou le type 661 : Controllers(TESS)/Delayed input). On peut également utiliser des modules permettant d’obtenir en sortie la valeur d’entrée mais qui utilise un pas de temps de résolution différent (par exemple, le type 24Utility/Integrator qui peut être utilisé en intégrant la valeur juste sur 1 heure). Il peut arriver que le rayonnement direct soit non nul pour un angle > 90°, cela occasionne un Warning. Dans ce cas, il est nécessaire de bien vérifier le fonctionnement de la calculette radiation et de valider l'ordre des composants (Dans Global Info –représenté par une feuille dans la barre d’outils-, onglet « Component Order », replacer les composants dans le « bon » ordre -Type 56 vers la fin) Il est possible que les résultats donnent des résultats complètement incohérents. Veuillez à bien vérifier la valeur des variables Input. Il arrive que ces variables soient mal lues par le Type9, cela peut être dû au fait que le nombre de valeur à lire indiqué en paramètre doit être strictement égal au nombre de colonnes du fichier texte qui est lu. S'il est supérieur ou inférieur, un décalage s'opère. Si un souci de convergence intervient concernant l’épaisseur des parois revoir le Timebase dans les Outputs du TRNBUILD. Opter pour un Timebase inférieur à 1 pour des parois fines et supérieur à 1 pour des parois très épaisses. Pour l’utilisation d’une menuiserie, le rapport de la surface de la menuiserie sur la surface de la fenêtre ne peut pas être strictement égal à 1 (problème de convergence sur les vitrages). Avant de lancer une nouvelle simulation, veillez à ne pas laisser ouvert un fichier qui se modifie à chaque simulation : par exemple, des fichiers xls issus des Printers, le fichier EnergyZone.bal … Toujours sauvegarder votre travail avant de lancer une simulation. Amoès - Scop ARL à capital variable - SIRET : 495 191 280 00025 Siège social : 31 rue Bapst – 92 600 Asnières-sur-Seine Tél : 01 41 32 22 11 - www.amoes.com
