Sur l'efficacité des calculs dynamiques...

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El Niño
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Sur l'efficacité des calculs dynamiques...

Message par El Niño » 06 déc. 2010 13:46

Bonjour à tous,
Je suis abonné à la lettre de Roger Cadiergues depuis un moment et je lis parfois ses élucubrations (je trouve son ton assez condescendant).
Mais là, pourrait on avoir l'avis des spécialistes d'Izuba sur la dernière interviou du professionnel de la thermique ?

le lien est ici :
http://conseils.xpair.com/lettres_exper ... emaine.htm

Merci de répondre vite, le lien change toutes les semaines...
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Nico.Naud
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Re: Sur l'efficacité des calculs dynamiques...

Message par Nico.Naud » 06 déc. 2010 13:59

Je me permets donc de recopier ici l'"interviou", afin de ne pas en perdre le contenu...
Je n'ai personnellement pas le temps de réagir aujourd'hui, mais je tâcherai de le prendre prochainement.
Roger Cadiergues - Xpair.com a écrit :Les calculs dangereux et illusoires … des pièges à éviter …

Que voulez-vous dire ?
On vous proposera probablement de plus en plus, ici ou là et pour nos conceptions d’installations, des outils informatiques dits de simulation. Il s’agit, grâce à la rapidité des calculs informatiques modernes, de simuler le fonctionnement de nos installations, par exemple heure par heure pendant un an. Le drame c’est qu’il faut une très bonne habitude de ce type de calculs pour éviter les erreurs, lesquelles peuvent être finalement assez graves tout en étant bien cachées. La mise au point de tels logiciels paraît malheureusement facile, et beaucoup de techniciens s’y lancent, y compris sous forme de logiciels commerciaux. Trois pièges les guettent : des faiblesses cachées purement mathématiques, des faiblesses liées à une mauvaise exploitation des résultats, des faiblesses liées au modèle utilisé. Tout cela vous semblera peut-être obscur : il nous faut donc préciser ce dont il s’agit.

Comment peut-il y avoir une faiblesse purement mathématique ?
La plus fréquente est celle des erreurs d’arrondi. Supposez que vous estimiez les résultats chaque heure avec une précision du millième, et que cette erreur d’arrondi se répercute sur l’heure suivante (ce que vous ne verrez pas, et qui pourtant est très fréquent), l’erreur finale (à la fin de l’hiver par exemple) sera supérieure à 6 (je dis bien « 6 entiers », donc 6 000 millièmes). Autant dire que votre résultat n’aura absolument aucune valeur.

Vous parliez également d’un défaut lié à une mauvaise exploitation ?
C’est également un défaut qui vous échappera si vous ne regardez pas le détail. Supposez encore qu’il s’agisse d’une saison de chauffage et que vous calculiez les consommations nettes en soustrayant de ce que j’appellerai la consommation « brute » (liée aux seules déperditions) les différents apports « gratuits » (l’ensoleillement, l’éclairage, l’occupation, etc ...). Si vous ne prenez pas des précautions suffisantes vous risquez une erreur considérable, surtout si le bâtiment est bien isolé. En effet, à certaines heures, les apports l’emportent sur les besoins bruts (ce qui se traduit par des surchauffes). Pour faire un bilan correct il faut que votre logiciel effectue une correction heure par heure, et élimine les moments où il y a surchauffe. Si, sans faire attention, le logiciel calcule globalement (sur l’année ou non) le bilan en écrivant par exemple, ce qui parait hélas évident au premier abord : « besoins nets (de l’année) » = « besoins bruts (de l’année) » moins « apports (de l’année) », votre calcul est faux. Et d’autant plus faux que votre bâtiment est bien isolé. Rassurez-vous (si je puis dire) : vous ne serez ni le premier ni le dernier à faire cette erreur.

Vous signaliez également le cas d’un mauvais modèle …
Reprenons toujours notre simulation des besoins de chauffage : il va falloir y introduire un modèle de comportement dynamique des structures. Le plus simple, et hélas le plus courant, est de les représenter par un couple « résistance – capacité » : tous les débutants ont commencé par là. Ce qui aboutit malheureusement à des erreurs numériques finales graves, ce que l’on a – hélas - beaucoup de peine à concevoir. En France, à ma connaissance, les premiers ayant su éviter cette erreur sont Léon Nisolle et André Nessi, à la fin des années 1920, leur modèle (correct) se traduisant par les courbes d’influence. Il se trouve qu’à mes tous débuts en chauffage j’ai assisté, à Paris, au tout premier congrès européen de chauffage d’après-guerre. Au cours de celui-ci un intervenant a présenté comme nouvelle et performante solution du régime varié la représentation de l’inertie par une résistance et une capacité (ou même deux résistances et deux capacités) : j’ai alors vu Léon Nisolle - pourtant l’exemple du calme et de la gentillesse - sortir de ses gonds, et démontrer violemment le caractère fallacieux de la solution proposée. Deux décennies plus tard j’ai eu la chance de recevoir, en stage sabbatique d’un an, Donald Stephenson, un auteur canadien qui, avec un collègue (Mittalas), venait de mettre au point un nouveau modèle de comportement dynamique, modèle cette fois-ci parfaitement valable et base américaine définitive. La première préoccupation de Stephenson a été, chez nous, de lire les ouvrages de Nessi et Nisolle, qu’il n’avait pas pu se procurer au Canada lors de son étude. Deux jours plus tard il m’a avoué que si, au canada, ils avaient pu lire les ouvrages de Nessi et Nisolle ils auraient gagné, lui et son collègue, plusieurs mois de travail.

Quelles, sont vos conclusions ?
On croit trop souvent que la simulation est un outil de travail valable et sûr, alors qu’il est incertain et souvent très arbitraire et dangereux. Cachant sous un masque mathématique apparemment savant, des faiblesses multiples et une globalisation finalement inadéquate. Laissons donc la simulation être un outil de recherche, et ce au lieu de la réserver aux usages quotidiens.

Roger CADIERGUES
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Re: Sur l'efficacité des calculs dynamiques...

Message par El Niño » 06 déc. 2010 14:05

Merci !
A bientôt
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Re: Sur l'efficacité des calculs dynamiques...

Message par olivir » 06 déc. 2010 15:12

Bonjour,

À lire ce papier, une question me taraude : si Roger Cadiergues déconseille la STD comme outil de tous les jours, que suggère-t-il de faire ? De l'optimisation avec les outils RT ?!

• Erreur mathématique
Tout d'abord, il n'y a pas de calcul scientifique sans marge d'erreur.
Ensuite, P+C, a la qualité de se concentrer sur peu de choses (le calcul des températures horaires) et en laissant la liberté/contrainte à l'utilisateur de faire le modèle de son choix (aéraulique par ex.). Il n'accumule pas, lui-même, les approximations pour évaluer des choses complexes. Ce n'est pas le cas des méthodes réglementaires qui s'appuient sur beaucoup de normes, et donc prennent un plus grand risque de marge d'erreur.
Quant à l'erreur sur les arrondis, je n'aurais pas la prétention de soupçonner le moteur Comfie de telles bévues, et puis les validations sur banc d'essai devrait nous rassurer.

• Mauvaise exploitation
Comme tout outil, c'est la façon de l'utiliser qui fait l'artisan, on ne peut l'interdire au risque que des utilisateurs se trompent. Ou alors il faut interdire les chasses d'eaux au motif qu'il y a un risque de noyade... quand on maintient sa tête dans la cuvette o_Ô
Quant à l'exemple donné, il me parait trivial qu'un logiciel de STD effectue des calculs de besoins horaires.

• Mauvais modèle
... De l'utilité de poursuivre la recherche et de confronter les résultats à ceux de banc d'essai. C'est d'ailleurs une des raisons de mon choix de P+C : le travail de recherche en amont.

Je ne comprends pas l'objectif de cette interviou, que désire dénoncer M. Cadiergues ? Il craint que les STD fassent de l'ombre aux RT ? Il veut qu'on cesse de s'intéresser au confort dans les bâtiments ? Qu'on cesse de construire bien isolé ?
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Re: Sur l'efficacité des calculs dynamiques...

Message par bertaud » 06 déc. 2010 19:58

QQ remarques.
1/ Cadiergues a raison en disant que la STD est de plus en plus facile à manipuler et que de plus en plus de personnes, totalement novices en thermique (le logiciel de STD n'est finalement qu'un solveur de l'équation de la chaleur), en sortent des résultats définitifs ; malheureusement, il s'agit souvent d'AMO et ils placent alors la maîtrise d'œuvre dans une situation délicate lors des concours en exigent des performances illusoires.

2/ Cadiergues est sans doute quelqu'un d'honorable mais les exemples qu'il cite semblent dater des années 50. Les modèles, les capacités de calculs et les logiciels ont bien évolués depuis (les modèles RC également (ils sont, de mémoire, utilisés dans CoDyBa et dans la RT)) et je crois que peu de gens sensés les remettent en cause.

3/ J'ai pas tout compris à son histoire de déperditions brutes et gains gratuits. Les calculs se font toujours au pas horaires dans un logiciel de STD !
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Re: Sur l'efficacité des calculs dynamiques...

Message par Arnault » 07 déc. 2010 15:15

Pour bien le comprendre, il faut lire les autres textes de Roger Cadiergues, par exemple :
L'emploi de l'informatique étant devenu quasi-automatique c'est le moment, pour certains " spécialistes " aux bases plus ou moins théoriques, de répondre à l'évolution des esprits en proposant de nouvelles recettes de calcul à la place des recettes plus anciennes. Les intentions sont peut-être louables ... mais les résultats souvent regrettables, pour ne pas dire plus. L'exemple le plus saillant est celui des règles RT2000 ou RT2005 dont l'énumération des faiblesses est effarante. De telles méthodes, se voulant "savantes", peuvent non seulement conduire à des démarches très lourdes, mais aussi à des résultats complètement à côté de la plaque.
De plus la RT 2012 s’appuie (crise d’optionnite aiguë évidente) sur des calculs informatiques qui devront être fournis par le CSTB, et utilisent de « nouveaux » coefficients :
. BBio, qui caractérise essentiellement le bâti et ses conditions d’utilisation (climat compris),
. C, qui caractérise les équipements,
l’ensemble, au regard des exigences actuellement prévues, n’étant pas facile à obtenir. En supposant de plus que les calculs adoptent désormais des valeurs réelles – et non pas des valeurs mensongères et irrationnelles.
Prenons d’abord ce que j’ai appelé l’utopie de la consommation zéro. C’est devenu, parfois, une vraie religion. Il faut bien voir que ce n’est aujourd’hui jouable, en France, qu’en fixant des bases douteuses (une énergie primaire très conventionnelle par exemple) et des calculs faux (un oubli des énergies grises, une utopie sur la récupération des chaleurs gratuites, etc ...). ...
Reste ensuite ce que je considère comme une absence de politique énergétique claire, volontaire et valable – je pense surtout à l’électricité. C’est un sujet qui mériterait actuellement un examen plus approfondi.
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Re: Sur l'efficacité des calculs dynamiques...

Message par olivir » 07 déc. 2010 16:47

Merci Arno,

Effectivement, mis dans le contexte, cela change beaucoup de choses !

M. Cadiergues, se plaint en réalité d'une complexification floue sur des bases douteuses des processus de construction et de conception dans le bâtiment. J'avoue que, pour le coup, je suis loin d'être en désaccord total :)

D'ailleurs, c'est un peu ce que j'ai dit un peu plus haut en "prenant la défense" de P+C. :oops:
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Re: Sur l'efficacité des calculs dynamiques...

Message par Renaud » 07 déc. 2010 18:48

Bonjour,

Concernant la précision mathématique, il faut savoir que nos langages modernes calculent en général en utilisant des variables en virgule flottante avec 16 chiffres significatifs. Il n'y aura donc pas d'arrondi à la 6eme décimale. De plus, durant la simulation, on réinjecte à chaque heure des données justes : température extérieure, ensoleillement, apports internes, etc... qui "recouvrent" progressivement les erreurs internes et les empêchent d'augmenter au fur et à mesure de la simulation.

Pour la mauvaise exploitation, il y a longtemps que les logiciels de simulation dynamique calculent heure par heure les températures et donc que le surplus d'énergie solaire provoquera une surchauffe plutôt qu'une baisse de la consommation. Je ne connais aucun logiciel qui fasse besoin net = besoins bruts - Total des apports...
Ce monsieur semble avoir un temps de retard et totalement sous-estimer les logiciels actuels.

Concernant le modèle RC (résistance - condensateur), il est vrai qu'il est assez critiquable, mais il a été recalibré et revalidé de nombreuses fois (le moteur de la RT2012 a par exemple à ma connaissance été encore recalibré par rapport à celui de la RT2005).
Cela dit, des comparaisons ont été faites entre ce modèle utilisé entre autre par la RT et des outils avec des moteurs plus complets comme Pleiades+Comfie ou TRNSYS, et cela fait clairement apparaitre des limites importantes, particulièrement visible durant la décharge des murs quand on passe le chauffage en réduit de nuit (la décroissance est beaucoup plus rapide au début, puis plus lente ensuite que ce que cela devrait être).

En ce concerne les autres citations, C'est vrai que la RT est très tatillonne sur certains points comme les ponts thermiques par exemple pour ensuite faire un calcul avec un moteur de calcul de type RC assez criticable.

Quand à l'utopie des bâtiments zéro énergie, j'espère pour ce monsieur qu'il ne se trouvera pas face à Olivier Sidler pour discuter d'un de ses projets zéro énergie :lol:
Car les hypothèses prises par enertech sont loin d'être fantaisistes et certains de ses projets compensent également l'énergie grise.

Pour finir, je rajoute aussi que le noyau de calcul de Pleiades+Comfie n'est pas développé par des techniciens, mais pas des chercheurs et des doctorants à l'école des mines de Paris.

Meilleures salutations.
Renaud Mikolášek
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Re: Sur l'efficacité des calculs dynamiques...

Message par El Niño » 08 déc. 2010 08:48

Et bé voilà !
merci, j'attendais une réponse comme celle ci !
Merci Renaud.
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