En période chaude, l’occupant accepte une température plus élevée qu’en période froide… c’est l’hypothèse sur laquelle est fondé le diagramme de confort de Brager utilisable désormais dans le module STD/SED de ClimaWin.
La question du confort adaptif n’est pas nouvelle. La norme 15251 en 2007 introduisait les critères thermiques pour l’obtention d’une sensation de confort. Pour une température extérieure donnée, il faut viser une plage de température opérative en fonction de la température extérieure et des scénarios d’occupation.
En 2010, la méthode américaine ASHRAE-2010 présente elle aussi une méthode adaptative. Au niveau réglementaire, un travail important a été réalisé autour de la Dies, la durée d’inconfort. Même si le calcul de cet indicateur n’a pas vu le jour, on note une sensibilisation de la profession sur cette problématique. Pour accompagner cette démarche, ClimaWin propose dès à présent la visualisation des températures dans le diagramme de Brager.
Principe du diagramme de Brager
Cette approche du confort consiste à considérer que la température intérieure de confort dépend de la température extérieure : en période chaude, l’occupant accepte une température plus élevée qu’en période froide (Figure 1).
Figure 1 : exemple de diagramme de Brager sur les heures d’occupation
Ce modèle est valable entre 5 et 32°C de température extérieure. Il part de l’hypothèse que la température idéale pour 90% de la population reste comprise entre 17 et 22°C par temps froid et entre 26 et 31°C en période de canicule. Ce postulat fixe la « zone de confort » matérialisée par les deux lignes noires sur le diagramme (limite basse et limite haute). Le diagramme de Brager donne ainsi une image de l’évolution de la température opérative (ou ressentie) du bâtiment (moyenne pondérée entre les températures de l’air ambiant et celle radiante des parois d’un local) en fonction de la température extérieure du moment. Chaque point représente une heure (rouge été, bleu hiver, vert mi-saison). Lorsque le point est situé entre les deux traits noirs, le confort est normalement assuré.
Utilisation dans ClimaWin
Les heures prises en compte peuvent être soit les seules heures d’occupation (figure 1), soit les 8760 heures de l’année (figure 2).
Figure 2 : exemple de diagramme de Brager sur toutes les heures de l’année
Le tableau récapitulatif de droite donne pour chaque période et sur l’année complète le taux d’inconfort, correspondant au nombre d’heures en dehors de la zone de confort.
Au besoin, pour plus de lisibilité, il est possible d’afficher le diagramme pour la seule période à considérer en la sélectionnant dans la légende (été, mi-saison ou hiver). Afin d’affiner l’analyse, il est possible de zoomer sur une zone particulière et de connaitre la date, l’heure, la température opérative et la température extérieure d’un point en se positionnant dessus (figure 3). Ces informations permettent d’obtenir une première explication au comportement (heure de relance, heure d’arrêt de la ventilation…).
Sur cet exemple, le point sélectionné correspond au 19 juillet à 14h, avec une température extérieure de 18°C et une température opérative de 28.6°C.
Figure 3 : exemple de diagramme de Brager avec zoom sur zone et affichage des caractéristiques d’un point
Comment analyser un bâtiment avec cette fonctionnalité ?
Prenons un premier exemple sur la période d’été. La figure 4 présente le résultat pour le local sans climatisation, en laissant le bâtiment dériver en température. Le taux d’inconfort est de 21.6%.
Figure 4 : exemple de diagramme de Brager avec affichage des heures d’occupation en été – local non climatisé
En climatisant, à la température de consigne par défaut (26°C pour un bureau), le diagramme va avoir le rendu de la figure 5.
Figure 5 : exemple de diagramme de Brager avec affichage des heures d’occupation en été – local climatisé
Les points sont logiquement alignés sur la température de consigne réduite des variations spatiales et temporelles de l’émetteur. Le taux d’inconfort s’élève tout de même à 43.9%. On s’aperçoit ainsi qu’un décalage des points vers le haut permettrait d’avoir un meilleur résultat. Pour cela, il suffit d’augmenter la consigne de température en climatisation. Le fait de la passer de 26°C à 28°C (figure 6) s’avère particulièrement efficace pour réduire l’inconfort (5%), mais également pour limiter les consommations puisque le système est moins sollicité.
Figure 6 : affichage des heures d’occupation et d’inoccupation en été – local climatisé avec consigne à 28°C
Un second exemple, sur la période d’hiver met en avant l’importance de l’émetteur de chauffage et de sa régulation sur le confort. Initialement le diagramme de Brager sur la période hivernale est celui de la Figure 7.
Figure 7 : exemple de diagramme de Brager avec affichage des heures d’occupation en hiver – état initial
Le local est chauffé par un émetteur dont la température de départ est de 70°C et la variation spatiale est par défaut (soit 2°C). Dans un 1er temps en passant sur un émetteur basse température (passage de 70°C à 40°C), on réduit de 10 % l’inconfort (Fig. 8).
Figure 8 : exemple de diagramme de Brager avec affichage des heures d’occupation en hiver – baisse température du plancher
Dans un second temps, en améliorant la précision de la régulation de l’émetteur, via, par exemple, une variation spatiale certifiée, l’inconfort est réduit de 40% (Fig. 9).
Figure 9 : exemple de diagramme de Brager avec affichage des heures d’occupation en hiver – amélioration variation spatiale du plancher
En analysant le diagramme, on s’aperçoit que pour le local (un bureau), les points du diagramme sont assez dispersés. Cela est caractéristique d’un local bénéficiant de nombreux apports internes (occupation, solaires, machines …). En divisant par 2 les apports sensibles par m², on obtient le diagramme Fig. 10.
Figure 10 : exemple de diagramme de Brager avec affichage des heures d’occupation en hiver – limitation des apports internes
La dispersion des points est moins forte et l’inconfort est passé à 5%. Cela montre l’importance du traitement des apports gratuits, y compris l’hiver, pour rendre un bâtiment confortable.
Les utilisateurs de ClimaWin ayant le module de STD peuvent dès à présent utiliser cette nouvelle fonctionnalité. Pour la suite, BBS Slama va continuer d’enrichir ClimaWin d’outils d’aide à la décision autour de la STD .
