Quelles données climatiques utiliser pour des simulations thermiques dynamiques dédiées à l’étude du comportement du bâtiment lors de vagues de chaleur ?
En complément de notre proposition sur l’urgence et la façon d’accélérer l’adaptation du bâtiment aux vagues de chaleurs, et en l'absence de cadre applicatif national, nous soumettons à la profession des éléments de cadrage pour la réalisation de simulations thermiques dynamiques effectivement adaptées à l’enjeu.
En proposant des éléments pour la sélection de données climatiques, nous souhaitons participer à la définition d’un cadre de référence qui réponde aux objectifs suivants :
utilisable partout en France métropolitaine
disponible sur une année au pas de temps horaire
présentant un caractère « dimensionnant pour le présent », c’est-à-dire adapté à la prise de décisions actuelles dans le cadre de projets de construction, de rénovation ou d’intervention en phase d’exploitation sur le bâti exposé aux vagues de chaleur.
Ce cahier des charges nous a orienté vers la sélection de données prédictives sur la plateforme Météonorm, la seule y répondant.
1. Sélection d’un jeu de données « dimensionnant pour le présent »
Pour sélectionner un jeu de données climatiques adaptées sur Météonorm, nous avons adopté une démarche itérative et empirique : nous avons recherché un fichier climatique au paramétrage « cohérent » qui soit, pour chaque mois d'été, quasiment aussi sévère que les pires vagues de chaleur ayant déjà réellement eu lieu sur le site étudié.
Le paramétrage issu de cette démarche est nommé « RCP 8.5 2020 PoE10 mensuel », ce qui signifie :
RCP 8.5 : que ce jeu de donnée est établi suivant le scénario de forçage radiatif du GIEC le plus pessimiste, celui qui correspond à la poursuite des émissions de CO2 dans l’atmosphère au rythme de 2006.
2020 : que le jeu de données est établi sur les concentrations en CO2 à l’horizon 2020
PoE10 mensuel : que ces données sont celles qui, chaque mois de l’année, en raison de leur sévérité, ont une probabilité d’occurrence de 10%, cette logique étant appliquée à la fois aux températures et au rayonnement solaire.
Pour la station de Lyon-Bron, on vérifie sur le graphique suivant que ce fichier répond bien au cahier des charges que nous nous sommes fixés, et qu’il peut être qualifié de « dimensionnant » pour les premières années d’exploitation du bâtiment concerné :
Retenir ce fichier pour optimiser la conception de bâtiments en 2025 permet de porter un regard réaliste sur la capacité du bâtiment étudié à proposer une réponse adaptée aux vagues de chaleurs auxquelles il sera soumis dans ses premières années d’exploitation.
Cela constitue déjà une marche par rapport aux données climatiques régulièrement utilisées dans les simulations thermiques dynamiques, qui, lorsqu’elles n’utilisent pas des valeurs moyennées de températures, retiennent souvent une année type, lors de laquelle les vagues de chaleur peuvent être intenses sur une partie seulement de la période estivale.
Et pourquoi pas les fichiers climatiques retenus par la RE2020 ?
Ce cadre est différent de celui retenu par la RE2020, qui a base l’évaluation de l’indicateur DH sur des données climatiques issues de la canicule de 2003. Or cette année n’a pas été celle de la pire canicule dans toutes les régions de France. Pour la Bretagne, où la canicule de 2003 a été modérée, les données climatiques de la RE2020 sont insuffisamment représentatives du climat à venir. Par ailleurs, l’agrégation géographique des données n’est pas toujours pertinente, comme le montrent les graphiques ci-dessous, qui comparent les données climatiques relevées à Toulouse en 2003 à celle d’Agen, ville référence de la zone climatique H2C qui intègre Toulouse.
2. Sélection d’un jeu de données « adaptation moyen terme »
Il est possible de compléter ce regard par une projection à plus long terme, permettant de comprendre ce qui attend le bâtiment au long de sa durée de vie. Cette projection peut permettre d’anticiper des dispositions qui seront à prendre par exemple lors d’un renouvellement des systèmes techniques, dans un climat encore plus sévère.
Pour ce regard « moyen terme », nous proposons de retenir le paramétrage « RCP4.5 2050 PoE10 mensuel », qui correspond à :
« RCP 4.5 » : au scénario de forçage radiatif qui semble aujourd’hui le mieux correspondre aux relevés disponibles
« 2050 » : à l’horizon correspondant à une fin de vie probable des systèmes techniques installés lors d’une phase travaux conduite en 2025
« PoE10 mensuel » : en utilisant des données ayant, pour chaque mois de l’année, une probabilité d’occurrence de 10% en raison de leur sévérité, cette logique étant appliquée à la fois aux températures et au rayonnement solaire.
A noter que ce paramétrage, destiné à l’anticipation de l’adaptation climatique du bâtiment, ne doit pas être utilisé pour le dimensionnement initial des systèmes techniques du bâtiment, qui seraient alors surdimensionnés, et donc énergétiquement inefficaces.
