Modélisation du sol

Dans EnergyPlus, la chaleur du sol est transférée vers les zones par un unique élément de surface en contact avec le sol, à une dimension. Les effets de conduction 2D et 3D du sol, qui surviennent en réalité ne sont pas pris en compte. EnergyPlus utilise les données de construction du plancher sur terrain pour modéliser le stockage de la chaleur dans le sol. Ceci permet de modéliser avec précision les transferts de chaleur ayant lieu sur des périodes courtes (ceci permet, par exemple de simuler les effets d'une semaine chaude suivie par une semaine froide), mais il ne peut pas modéliser directement les effets de stockage de chaleur à long terme. Pour plus d'informations sur les modélisations avancées du sol, référez vous au topic ci-dessous.

En utilisant la détection automatique des contiguïtés - Par défaut, toutes les surfaces externes qui sont au niveau du sol (z=0) ou en dessous sont considérées comme adjacente au terrain. Les surface qui sont en partie au dessus du sol et en partie en dessous, sont modélisées comme étant entièrement en contact avec l'extérieure (si la contiguïté est 1-Auto, voir en dessous).

2.	En utilisant des blocs composants terrain - toute surface (ou partie de surface) en contact avec un bloc terrain est considérée adjacente au sol.

En utilisant les données de contiguïtés dans l'onglet Construction aux niveaux blocs, zones et surfaces. Toutes les surfaces externes peuvent être définies en contact avec le terrain en passant de l'option 1-Auto à 3-Adjacent au terrain, sous l'en-tête contiguïté, dans l'onglet Construction. Si une surface se situe sous le niveau du sol mais n'est pas adjacente au terrain, vous pouvez passez à l'option 2-Non adjacent au terrain.

Les températures mensuelles du terrain sont définies au niveau site sous l'en-tête Détails du site.

Remarque : Nous vous déconseillons d'utiliser les températures terrain inclues dans le fichier météo EnergyPlus car elles correspondent à des sites non perturbées, or le sol situé sous le bâtiment, est très influencés par le fonctionnement du bâtiment. La documentation EnergyPlus recommande d'utiliser des températures terrain 2°C inférieures à la température ambiante pour des bâtiments tertiaires de grande ampleur. Cette température doit être appliquée directement sous la dalle et ne doit pas inclure le type de terrain - donc si vous utilisez cette approche pour définir la température du terrain, vous devez désactivez la prise en compte du type de terrain au niveau site.

EnergyPlus ne peut pas modéliser des constructions trop épaisse. Il est donc nécessaire d'utiliser des constructions moins épaisses ( 2m ou moins) combinées avec des températures hypothétiques situées à 0,5 m sous le plancher (pour le cas où vous choisissez d'inclure la couche de terrain dans la construction).

La plupart des modeleurs préfèrent définir la température du sol juste en dessous de la dalle et n'intègrent donc pas la couche terrain dans le modèle. Ceci a l'avantage d'être plus simple et plus claire et est l'approche recommandée par les développeurs d'EnergyPlus.

Remarque : La température terrain par défaut dans DesignBuilder considère qu'une couche terrain est inclue dans la construction adjacente au terrain. Si une couche terrain n'est pas inclue, vous devez augmenter cette température terrain par défaut à des valeurs plus proche de celles trouvées typiquement juste en dessous de la dalle (comme précisé dans la note ci-dessus).

Cet exemple illustre comment créer un bâtiment rectangulaire à 3étages avec :

Dessinez 3 blocs à partir du plan z=0. Le bloc inférieur sera le sous-sol (complètement enterré), le bloc central sera le bloc en contact avec le terrain, partiellement couvert par le terrain et le bloc supérieur sera le 2éme niveau. A partir du dessin ci-dessus, uniquement la surface inférieure est adjacente au terrain, car elle est situé sur le plan z=0.

Dessinez 2 blocs terrain autour du bloc sous-sol, afin de définir ses surfaces comme adjacente au terrain.

Notez que cette étape peut être évitée en déplaçant entièrement le bâtiment vers le bas, pour permettre au sous-sol d'être entièrement sous le niveau du sol. Pour effectuer cette opération, allez au niveau du bâtiment, sélectionnez tous les blocs, cliquez sur le bouton Déplacez, cliquez sur l'un des coins inférieurs du bloc central, et cliquez sur sur la partie blanche de l'écran pour déplacer le point de référence à z=0.

Dessinez 3 nouveaux blocs terrain pour créer la partie du terrain inclinée et la partie supérieure du terrain.

La figure ci-dessus représente la zone du bloc central. 3 des surfaces de cette zone ont été séparées pour laisser une partie en contact avec l'extérieure et l'autre partie en contact avec le terrain (les surfaces en contact avec le terrain sont signalés par un symbole vert). Notez que la portion de surface en contact avec le terrain ne peut pas avoir de fenêtres, mais DesignBuilder fixe tout de même le bon % d'ouverture pour la surface restante externe.

Les blocs terrain n'entraîneront aucun ombrage sur ce modèle car ils sont tous en dessous des surfaces recevant du rayonnement solaire/lumineux. Toutefois si vous modélisez les réflexions vous aurez besoin d'inclure les réflexions des rayonnements solaires et lumineux du bloc terrain pendant la simulation. Dans les autres cas il est préférable de désactiver l'ombrage et les réflexions des blocs composants pour diminuer le temps de simulation. Vous pouvez faire ceci dans l'onglet construction du modèle sous l'en-tête Bloc Composant.

Le modèle terminé. La texture du bloc terrain est définie par le matériau défini sous l'en-tête bloc composant dans l'onglet construction.

Pour modéliser avec précision un stockage de chaleur dans le sol sur du long terme, vous devez prendre en compte un outil de conduction externe 2D ou 3D, comme l'utilitaire "Slab" créé par EnergyPlus. Il peut être utilisé pour calculer les températures à appliquer sur la partie inférieure du plancher sur terrain.

Le programme Slab d'EnergyPlus génére des profils de températures pour la surface externe au point central et pour le périmètre de la dalle. Il effectue la moyenne à partir d'une corrélation utilisant le périmètre et la surface centrale. EnergyPlus a un unique objet "GroundTemperatures", utilisé pour les valeurs des 12 moyennes mensuelles - reportez vous à la documentation EnergyPlus Input Output pour plus d'informations. Pour cette raison, 2 options sont disponibles pour la modélisation des températures du sol :

1.	Utilisez la température moyenne générée par le programme. Elle correspondra à la température externe de la surface en contact avec le sol, en considérant la couche la plus externe comme étant le terrain.

2.	Si plusieurs conditions de températures terrain sont nécessaires, utilisez le champ OtherSideCoef dans OutsideFaceEnvironment.

Une modélisation détaillée du sol génére une petite différence sur les résultats. Effectuez une étude précise pour vérifier l'influence sur les résultats avant de décider quel niveau de détail est le plus approprié. DesignBuilder version 2 ne prend pas en compte les effets 2D et 3D des ponts thermiques mais les futures versions les prendront en compte.