Simulation thermique dynamique et validation des hypothèses de fonctionnement des CTA

Le titulaire modélise l’enveloppe, les volumes internes et les équipements CVC de la Cité des sciences et de l’industrie, puis réalise une simulation thermique dynamique sur une année, avec pas de temps horaire. Le modèle prend en compte la géométrie et le découpage en zones thermiquement homogènes, l’inertie de l’enveloppe, les systèmes énergétiques (dont les appareils électriques non thermiques), les occupations et horaires des équipements, les masques proches et lointains ainsi que le climat local. Les simulations utilisent le fichier horaire Météo-France du 19e arrondissement de Paris et des fichiers météo intégrant les effets du changement climatique pour le confort d’été.

Les scénarios d’occupation couvrent une faible, moyenne ou forte fréquentation, un événement exceptionnel et l’exploitation hors ouverture au public. Les calculs portent notamment sur les besoins de chaleur et de froid, les consommations finales, primaires et utiles, les périodes et heures d’inconfort, le ressenti des usagers et la capacité à atteindre les objectifs du décret tertiaire. Les résultats sont rapprochés des consommations réelles et des températures mesurées par des capteurs installés par le titulaire. Le modèle, décliné sur les sept volumes, est ajusté jusqu’à obtenir un écart inférieur à ±10 % pour les consommations et à ±0,5 °C pour les températures, en tenant compte des équipements à l’arrêt.

La modélisation concerne les trois travées de la Cité, à l’exclusion de la travée du centre commercial Boom Boom Villette. La description du bâtiment indique une enveloppe de 210 × 130 m pour la Cité (280 × 130 m pour l’enveloppe totale, hors étude du centre commercial), une hauteur de 41,5 m et sept niveaux. Six volumes homogènes sont définis, le septième correspondant à leur consolidation en un volume unique de 568 638 m³. Le découpage est à rediscuter en réunion de lancement. Les caractéristiques de façade et de toiture sont à déterminer à partir des plans existants; les données d’éclairage, de matériels électriques, d’horaires des équipements et de consignes de température sont à caler avec le titulaire. Environ une soixantaine de CTA desservent la Cité.

Validation des hypothèses de rénovation

La part forfaitaire comprend trois simulations : modulation des CTA sans modification des organes de distribution, avec façades et toiture maintenues; modulation avec amélioration de la toiture; incidence des protections solaires seules. L’étude examine la faisabilité de la modulation du renouvellement d’air en fonction de la fréquentation, les travaux techniques à prévoir sur les corps d’état concernés (dont CVC et électricité), leur périmètre et leur coût, ainsi que l’impact sur le confort thermique. Si nécessaire, des adaptations des organes de distribution sont proposées pour préserver le confort de visite. Le titulaire explicite également les exigences réglementaires applicables au renouvellement d’air et les données de qualité de l’air pertinentes.

Chaque scénario supplémentaire peut être commandé à l’unité. Il peut porter, par exemple, sur la rénovation des façades avec modulation des CTA, la modification des organes de distribution ou une modification de l’albédo de la toiture. L’analyse porte sur le confort thermique des différents volumes, les objectifs du décret tertiaire, les économies annuelles comparées aux consommations réelles et à la consommation théorique normale (tous les équipements techniques en fonctionnement), ainsi que la qualité de l’air réglementaire et le confort de visite.

Réunions et livrables

Plusieurs réunions avec Universcience sont prévues pour consolider les hypothèses de caractérisation de l’enveloppe et de définition des volumes. Pour chaque scénario commandé, au moins deux réunions sont organisées : cadrage et compréhension de l’objectif, puis présentation des résultats. L’étude d’un scénario porte sur chaque volume, avec consolidation sur le volume 7.

Les livrables forfaitaires comprennent le modèle de simulation thermique dynamique, les fichiers météo utilisés, un export Excel pour le calcul des consommations et un rapport PDF exposant les hypothèses, les limites, les données du scénario de référence, la réglementation sur le renouvellement d’air et les conclusions validant ou invalidant les hypothèses de rénovation.

Pour chaque scénario commandé, le rapport final présente les consommations annuelles, les économies par rapport aux consommations réelles, les puissances appelées, les températures horaires, les heures d’inconfort et le bilan énergétique. Le délai prévisionnel indiqué est de 3 mois pour la part forfaitaire et de 2 semaines, rapport compris, pour l’étude d’un scénario commandé.