[Entretien] Bruno Foucras, professeur agrégé de Sciences Industrielles de l’Ingénieur, IUT d’Aix-Marseille

Bruno Foucras est professeur agrégé de Sciences Industrielles de l’Ingénieur. Il enseigne l’énergétique du bâtiment et la maîtrise des ambiances (éclairage, acoustique, thermique et qualité de l’air) au sein du département « Transition Énergétique » de l’IUT d’Aix-Marseille. Dans le cadre de ses cours, il utilise ClimaWin. Entretien.

Combien avez-vous d’étudiants et à quels métiers se destinent-ils ?

Dans le département, nous avons une capacité de 78 étudiants en première année. Au total, sur les trois années, cela représente 150 à 200 étudiants car il y en a toujours qui arrêtent en cours de route. Nous formons des énergéticiens pour le bâtiment et l’industrie. Dans l’industrie, ils travaillent sur du process, des chaînes de fabrication etc., en essayant de limiter la consommation d’énergie et l’impact de l’activité d’une unité industrielle. Dans le bâtiment, certains travaillent en bureau d’études sur de la conception, de l’audit, etc.  D’autres vont être sur la partie exploitation ou exécution.

En quelle(s) année(s) travaillent-ils sur ClimaWin ?

Ils découvrent l’interface en première année pour du calcul de puissance de chauffage principalement. En début de deuxième année, nous commençons à parler d’énergétique.

Comment avez-vous connu le logiciel ?

Je l’ai connu à l’IUT de Grenoble où j’étais en poste de 2009 à 2013. Il était utilisé pour enseigner le calcul énergétique des bâtiments. Je suis arrivé à l’IUT d’Aix Marseille en 2018. Le département « Transition Énergétique » avait utilisé ClimaWin pendant quelques années, avant de passer à un logiciel concurrent. Nous avons préféré revenir à ClimaWin parce que nous le trouvons plus accessible pour les étudiants.

En quoi ClimaWin est-il plus simple à utiliser ?

Avec l’autre logiciel, les étudiants étaient perturbés par un nombre trop important de fonctions proposées dès le début. Avec ClimaWin, il est possible de n’utiliser que les modules dont on a besoin. Si on veut faire un calcul de puissance par exemple, on peut ne faire que ça. Les autres fonctions existent mais elles n’apparaissent pas tant qu’on n’en a pas besoin. Cela facilite le travail d’apprentissage des étudiants.

Le logiciel permet en outre un fonctionnement en arborescence pour la modélisation. Pour enseigner, nous préférons ce fonctionnement à la 3D. Au début, pour les étudiants, c’est un peu perturbant parce qu’il faut arriver à faire l’exercice intellectuel d’établir le lien entre l’arborescence et le bâtiment dont ils ont les plans, mais rapidement ça se passe très bien et ça permet de structurer leur pensée. La 3D semble plus facile parce qu’elle permet une vision globale du résultat mais les étudiants ont du mal à faire la part des choses entre les différents échelons de la modélisation : une zone, une unité, un local, une paroi, un pont thermique…

Avec un système d’arborescence, on voit très bien la hiérarchie entre tous les éléments. Pour avoir un angle entre deux parois par exemple, il faut que les parois existent, et pour que les parois existent, il faut que le local entouré par ses parois existe etc. On a bien ce cheminement de pensée, alors que dans un modèle 3D, on va voir une paroi, un angle etc. mais on ne va pas forcément voir le lien entre tout ça.

Vous souhaitez, cette année, aborder les problématiques de réchauffement climatique et ce que peut apporter la ventilation naturelle. Pourquoi ?

A Marseille, nous sommes très concernés par le problème de surchauffe des bâtiments. Nous nous sommes dit qu’il fallait que nous creusions un peu plus ce sujet avec les étudiants, le but étant de travailler non pas sur des bâtiments neufs mais sur des bâtiments existants. Le réchauffement climatique est déjà là et il faut adapter l’existant en conséquence.

Nous souhaitons ainsi enseigner aux étudiants comment aider les maîtrises d’ouvrage à faire face au problème de surchauffe dans les bâtiments qu’elles ont déjà, et ce sans recourir à la climatisation.

Les systèmes sont en effet souvent mal installés en rénovation. Ils sont mis en place dans différentes zones au fil des demandes avec une grande hétérogénéité dans le parc et sont souvent surdimensionnés. La maintenance est en conséquence compliquée et les factures électriques s’envolent alors qu’avant de passer à la climatisation, il y a d’autres solutions à tenter comme la surventilation.

Capture d’écran illustrant les calculs de dérive des températures © Bruno Foucras

En quoi ClimaWin est-il adapté à cette démarche ?

Le calcul règlementaire est souvent mis en avant pour traiter la surchauffe, mais ce calcul n’est basé que sur des cas conventionnels, qui ne collent pas à la réalité des usages d’un bâtiment en particulier. Respecter la règlementation, que ce soit pour les bâtiments neufs ou existants, ne garantira à aucun moment que le bâtiment ne surchauffera pas avec son usage réel.

Le décret tertiaire se focalise en outre sur la réduction de la consommation d’énergie finale des bâtiments grâce à des changements d’équipement pour le chauffage et éventuellement la production d’eau chaude sanitaire, ainsi que des travaux d’isolation. C’est très bien pour l’hiver. Mais quand on isole un bâtiment, la chaleur qui entre l’été par les vitrages et celle qui est créée à l’intérieur du logement par les occupants et les machines, ne s’évacue pas.

Pour éviter les surchauffes, il faut ainsi limiter les apports de chaleur en journée et évacuer cette chaleur la nuit quand il fait plus frais. C’est ce qu’on enseigne aux étudiants. Avec ClimaWin, ce qui est intéressant, c’est que l’on peut faire des simulations de surventilation beaucoup plus réelles que les cas réglementaires qui sont très figés. En effet, il ne suffit pas de dire « pour refroidir un maximum, il faut ouvrir les fenêtres la nuit de 22h à 7h ». Il faut voir ce qui est faisable dans la réalité. Il n’y a pas toujours un gardien ou une gardienne pour le faire aux horaires souhaités, il peut y avoir des oublis…

Donc il faut simuler les scénarios réellement envisageables pour voir si l’impact sur le rafraîchissement du bâtiment est suffisant, ce que permet ClimaWin.

Si la ventilation nocturne n’est pas possible parce qu’il n’y a pas de gardien sur place, est-ce qu’il y a d’autres solutions que la climatisation ?

Il existe des clapets, c’est-à-dire des ouvertures dans le bâtiment par lesquelles un cambrioleur et les animaux ne peuvent pas passer. Quand il fait plus frais à l’extérieur qu’à l’intérieur, ils s’ouvrent automatiquement. Mais ça peut ne pas marcher et il faut penser à les entretenir régulièrement.

On peut aussi parfois utiliser le système de ventilation du bâtiment. On peut le forcer la nuit pour surventiler le bâtiment dès qu’il fait un peu plus frais dehors, puis le remettre en ventilation normale quand les occupants arrivent. Ceci-dit, il ne faut pas considérer que l’on ne peut pas ventiler la nuit dès lors qu’il n’y a pas de gardien sur place. On peut imaginer rémunérer un agent municipal dans une école pour venir ouvrir les fenêtres le soir et les fermer le matin.

Si on arrive à prouver avec la simulation que ça fonctionne et que le résultat est significatif, ça peut être une option plus intéressante que d’installer une climatisation coûteuse et difficile à dimensionner et entretenir. En zone montagneuse, ça paraît logique en période hivernale que des agents techniques soit d’astreinte pour faire intervenir les chasse-neiges rapidement si besoin. On pourrait avoir le même dispositif l’été pour lutter contre la surchauffe des bâtiments.

Vos étudiants apprennent à travailler sur ClimaWin. A la fin de leurs etudes, sont-ils capables de travailler sur d’autres logiciels de calculs thermiques ?

A leur sortie, ils vont effectivement, peut-être, être amenés à travailler dans des bureaux d’études qui utilisent d’autres logiciels de calculs thermiques. Mais ce n’est pas gênant. Ce que nous enseignons, c’est de l’énergétique. L’angle d’attaque de l’enseignement n’est pas de savoir saisir correctement les informations dans un logiciel, mais de comprendre ce que l’on fait. Et ClimaWin est un très bon logiciel pour ça.