La conception de bâtiments économes en énergie atteint de nouveaux sommets grâce aux outils de simulation aérospatiale

En Belgique, des chercheurs de la Région wallonne ont employé des outils et des méthodes de simulation numérique mis au point par le secteur aérospatial afin d’aider le secteur européen de la construction à concevoir des bâtiments plus économes en énergie et plus écologiques.

Autres outils

 
Simulations microclimatiques au service des urbanistes © Equilis and Cenaero Simulations microclimatiques au service des urbanistes © Equilis and Cenaero

" Lorsque les architectes et les ingénieurs utilisent les processus de SIMBA dès la phase de la conception, il est possible de repérer les éventuels problèmes et d’atténuer leurs effets sans retarder le programme de construction général. "

Cécile Goffaux, responsable du développement commercial et de l’innovation, coordinatrice du projet SIMBA

Pour répondre à une demande croissante du secteur de la construction pour des bâtiments plus économes en énergie, le projet SIMBA a réuni des partenaires universitaires et privés pour développer des outils et des compétences de pointe dans le domaine de la modélisation informatique de haute performance.

Ce projet a également permis de préparer le secteur européen de la construction aux nouvelles techniques de conception avancées en publiant des articles, en communiquant des informations sur les bonnes pratiques et en organisant des cours et une formation pratique sur la bonne utilisation des outils de simulation informatique. 

Trouver l’inspiration en regardant le ciel 

Le Centre wallon de recherche en aéronautique, coordinateur du projet, s’est servi des dernières technologies, des outils de simulation haute fidélité et des méthodes numériques utilisés par le secteur aérospatial et les a transférés au secteur de la construction. 

Bien que cette transition des avions et des fusées aux bâtiments puisse sembler inconcevable, les deux secteurs partagent pourtant de nombreux points communs. Il y a quelques années, le secteur aérospatial dans son ensemble a fait preuve d’anticipation et a commencé à adopter des mesures concrètes pour améliorer l’efficacité des aéronefs. Il s’agissait de diminuer les émissions de carbone en prenant en considération les nouveaux critères de sécurité, les contraintes liées aux coûts et les effets potentiellement négatifs du bruit. 

Aujourd’hui, alors que le secteur de la construction est lui aussi contraint d’évoluer, les entreprises cherchent à reproduire certaines méthodes et certains outils développés dans le secteur aérospatial pour répondre aux mêmes objectifs. Plus précisément, ces outils sont utilisés pour:

  • l’optimisation de bâtiments abordables et très performants sur le plan énergétique, et des technologies de chauffage, de ventilation et de climatisation (HVAC),
  • l’aide à la rénovation et au diagnostic de bâtiments plus anciens,
  • la caractérisation détaillée des enveloppes des bâtiments avec un niveau élevé de solutions intégrées renouvelables,
  • l’amélioration du confort et de la qualité de l’air dans les espaces intérieurs et urbains,
  • l’aide à la conception mécanique et aérodynamique de structures telles que les ponts.

Une approche en 3D

Pour commencer, le projet a adapté les outils avancés de simulation informatique 3D et les méthodes numériques du secteur aérospatial afin de les utiliser dans la conception de bâtiments et de technologies HVAC. Comme l’a démontré le secteur aérospatial, ces outils et ces méthodes de simulation aident les concepteurs d’aéronefs à améliorer considérablement la performance aérodynamique tout en limitant le coût et le délai des différentes phases de la conception. 

Cette approche permet aux ingénieurs de visualiser les modifications apportées à un projet de construction, comme les effets du remplacement des bords tranchants par des surfaces arrondies pour obtenir un profil plus aérodynamique qui protège mieux une structure des dommages causés par le vent. 

Suivant cet exemple innovant, le projet SIMBA visait à intégrer une approche similaire au secteur de la construction pour parvenir à une conception plus précise et rentable des projets. Les outils et méthodes de simulation mécanique, thermique et de fluides de haute performance ont été comparés aux outils à dimension unique les plus couramment utilisés, et ont été validés sur site et en soufflerie. 

Les tests réalisés en soufflerie étaient essentiellement destinés à évaluer les effets du vent sur les bâtiments, y compris sur le confort, la consommation d’énergie, la qualité de l’air, la dispersion de la fumée (en cas d’incendie) et la résistance mécanique. 

Une fois que les nouveaux outils et les nouvelles méthodes de simulation informatique pour la conception de bâtiments ont été affinés, leur adoption a été encouragée dans le secteur via des réunions industrielles, des journées d’échanges, des cours et des formations. 

Des résultats positifs 

L’intégration de la simulation informatique dans la conception des bâtiments et des technologies associées profitera à l’ensemble de la chaîne de valeur de la construction, dans la mesure où l’on assiste à une amélioration de la qualité et à une diminution des besoins énergétiques. Le projet a également préparé le terrain avant d’introduire d’autres méthodes axées sur la technologie. Par exemple, la modélisation des données du bâtiment (MIB), les systèmes d’information géographique (SIG), les technologies de l’information et de la communication (TIC), ainsi que l’Internet des objets (IdO) pourraient tous prochainement jouer un rôle de premier plan dans la conception, la construction et l’entretien des bâtiments économes en énergie, ce qui contribuerait à transformer efficacement le secteur de la construction.


Investissement total et financement européen

L’investissement total du projet «Simba: simulation multiphysique du bâtiment» s’élève à           986 787 euros, auquel le Fonds européen de développement régional contribue à hauteur de          394 715 euros par l’intermédiaire du programme opérationnel «Wallonie (Hainaut)» pour la période de programmation 2007-2013. 

 


Date de rédaction

28/08/2017