Ict meets eco cons. cap2020 - cenaero - méthodes numériques au service de l'innovation

PR

OD

-F-0

15-0

1

Les méthodes numériques au service de l'innovation dans la fabrication, la conception et la gestion énergétique des

bâtiments et des environnements urbains

Dr. Cécile GoffauxBusiness Development & Innovation Manager

Contact: [email protected]

Doc. ref.: COMMAT-NS-007-00

ICT meets Construction, 21/01/2016

PR

OD

-F-0

15-0

1

© Year 2016 Cenaero – All rights reserved 2

Cenaero

• Accompagnement de l'innovation dans les produits, services et procédés par la simulation, l'optimisation et l'analyse avancée de la donnée

• Secteurs phares– Aerospatial– Transport– Energie, Bâtiment, Environnement– Biomédical


PR

OD

-F-0

15-0

1


Cenaero et le domaine de la Constuction

• Des avions aux maisons... Projet SIMBA– Etat des lieux et besoins– Simulation “haute fidélité” – Transfert technologique sectoriel (CSTC/Greenwal)– Un succès et un besoin sur la transition numérique

• Bilan sectoriel– 3 journées d’échanges

& 2 Master classes• ~650 participants • ~200 sociétés différentes • 80% de PME

– Communication• Communauté C21 (120 membres)• Site Simulation & Bâtiments

– ~20 partenaires d'innovation


PR

OD

-F-0

15-0

1


Oui mais...

Simulation, Optimisation, Analyse de données

A quoi ca sert et est-ce pour moi ?

Démonstration par l'exemple


PR

OD

-F-0

15-0

1


Les méthodes numériques et l'innovation

• Conception de Produits – Fabricants (façade, HVAC, renouvelable, stockage)– Simuler des concepts et développer des variantes

• Critères mécaniques, thermiques, aérauliques,...• Rapport coût/performance

– Eviter les essais-erreurs– Tester dans des conditions difficilement

reproductibles en laboratoire– Support au développement des produits 4.0

• Support à la prescription des systèmes constructifs et dynamiques par l'élaboration de catalogues numériques (e-catalogue)

• Support à l'intégration intelligente (stockage, régulation, distribution)• Support au développement de produits de plus en plus multi-

fonctionnels


PR

OD

-F-0

15-0

1


Evaluation d'un design

• Evaluation des gains énergétiques apportés par une façade PV ventilée (>30%)– Transferts thermiques dans la double-peau– Effet des rupteurs thermiques

Sans rupteur Avec rupteur


PR

OD

-F-0

15-0

1


Optimisation et paramètres clés d'un design

• Identification de paramètres “clés” du confort d'une ventilation naturelle et optimisation

Paramètres :• Type de chauffage (sol/radiateur)• Dimensions de la pièce• Caractéristiques du système de

ventilation• Taille de la fenêtre

Plan d' expériences

Plan d' expériences Calculs 3D

Calculs 3D

Boucle itérative

Boucle itérativeRésultats

Modèle mathématique approché

Espace de paramètres


PR

OD

-F-0

15-0

1


Intégration d'un produit dans son environnement

• Intégration d'un poêle à bois – Simuler le comportement à différentes

échelles • Modèle 1D (bâtiment/saison de chauffe)• Modèle 3D (pièce/journée “type”)

– Comprendre le rôle des paramètres du poêle, du bâtiment sur le confort et la consommation

• Inertie thermique, part radiative/convective

• Type de murs, ventilation, etc.

– Apporter des éléments de réponse quant à la régulation (stockage,mode de distribution)


PR

OD

-F-0

15-0

1



• Aide à la conception de bâtiments et espaces publics NZEB & HQE– Concepteurs & Aménageurs, Décideurs,

Certificateurs

– Simuler des concepts : démonstration et variantes• Critères énergétiques, de sécurité (désenfumage, tenue au vent),

confort, pollution,...

– Aller chercher le must coût/performance dans des bâtiments performants (certification BREEAM,...)

– Objectiver les risques (anticipation et prédiction)


PR

OD

-F-0

15-0

1


Désenfumage par ventilation naturelle

ANALYSE DE DESIGN

EXP CFD

COMPARAISON SIMULATION / EXPERIENCE

IMPACT DU MICROCLIMAT

N° Fireplace Total heat release rate Convective part* Dimensions* (m) Smoke release rate* (g/s)

1 Truck 30 MW 80% 10 x 2,92 x 1,8 3.00

2 Meeting room 250 kW/m² 70% 4,5 x 4,5 x 1 0.50

3 Office 250 kW/m² 70% 3 x 3 x 1 0.23

4 Meeting room 250 kW/m² 70% 4,5 x 10,5 x 1 1.20

*Calculated according to french standard CEN/TR 12101-5 & belgian standard NBN S21-208-1

PASSAGE TAILLE REELLE


PR

OD

-F-0

15-0

1


Micro-climat sur un projet d'aménagement urbain

• Confort piéton & impact du bâtiment– Anticipation & remédiation

Simulations détaillées

Analyse du confort

Propositions desolutions

Mise en données(hypothèses, ...)


PR

OD

-F-0

15-0

1



• Support à la mise en oeuvre des concepts et la vérification– Fabricants, Entrepreneurs, Certificateurs,

Concepteurs, Logiciels– Mieux intégrer, automatiser, dans un modèle “BIM”

• les règles constructives et les techniques spéciales • Les outils de conception (modèles énergétiques, stabilité,..)

– Pour...• Faciliter la prescription des produits chez les concepteurs• Automatiser les pratiques numérique de conception• Piloter des sites de (pre)-fabrication (commande numérique)• Supporter la vérification en chantier en réjouant les modèles aisément

après modification/contrainte• Supporter la vérification par le recalage des modèles de conception

(analyse des causes racines de déviation par rapport aux modèles initiaux)


PR

OD

-F-0

15-0

1


CIMEDE : Système constructif et industriel pour des maisons évolutives

• Philosophie “BIM” et automatisation de tâches lors de conception d'une nouvelle maison

Géométrie CAD en

provenance de l'architecte

Géométrie CAD en

provenance de l'architecte

Export au format IFC


Adaptation de la

géométrie

Adaptation de la

géométrieExport au format IFC


IFC :● Format “universel”. Permet la reconnaissance inter-

logiciels d'entités telles que murs, fenêtres, portes, planchers, etc.

● Structure “objets inter-liés”● Parcours de l'ensemble du

bâtiment via ses entités:


PR

OD

-F-0

15-0

1


CIMEDE : Système constructif et industriel pour des maisons évolutives

• A partir de la géométrie modifiée : – Exports de métrés (Cahier de Charges/Devis)– Exports vers calculs thermiques & acoustiques – Envoi vers machine à commande numérique pour production– Comparaison de configurations (prix, acoustique, thermique, ..)

Adaptation de la

géométrie

Adaptation de la

géométrie

Adaptation de la géométrie sur base d'une liste de composants de l' e-catalogue “CIMEDE”Mise aux dimensions “standard CIMEDE”


PR

OD

-F-0

15-0

1


Interface automatisée & OpenSource : La simulation pour le plus grand nombre

– Développement de chaine de calcul automatisée compatible avec un logiciel de menuiserie

– Utilisation des ressources du cloud computing (ratio précision/temps de calcul)

– Intégration de solutions open-source

Evaluation des charges par calcul CFD automatisé

Interface cloud computing

Design

Calcul des déformations


PR

OD

-F-0

15-0

1



• Gestion TIC de la donnée monitorée en opération – Opérateurs, décideurs, utilisateurs

– Diagnostic énergétique des parcs de bâtiments par analyse avancée de la donnée

• Récolte de la donnée et croisement avec des données cadastrales • Extraction des indicateurs de performances• Analyse statistique sur la moyenne et l'écart type (support à la décision)

– Suivi en temps réel pour la gestion énergétique • Maintenance, causes racines• Contrat de performance, • Suivi de facturation & consommations

– Contrôle et régulation optimales • Echelle bâtiment : confort de l'occupant et/ou de la performance• Echelle réseau : aggrégation de bâtiments et flexibilité


PR

OD

-F-0

15-0

1


Développement d'algorithmes de contrôle

• Application à la problématique “SmartGrid”– Contrôle optimal de bâtiments

Modélisation automatique des bâtiments

Contrôle dynamique des systèmes HVAC

Valorisation de la flexibilité

sur les marchés de l'électricité


PR

OD

-F-0

15-0

1



• Bâtiments et environnements urbains 4.0– Opérateurs, décideurs, citoyens, concepteurs– Centraliser et croiser des données des villes

• Des capteurs en temps réel (ioT)• Des données géolocalisées exploitées dans des SIG• Des données multiples (cadastres, théoriques, simulation...)

– Pour …– Mieux intégrer le bâtiment dans un environnement

multifactoriel (énergie, environnement, ...)• Rénovation des parcs de bâtiments en milieu urbain• Intégration dans des réseaux (multi-énergie)• Evaluation des impacts sur les autres composantes (mobilité,...)

– Plateformes numériques et nouveaux services • Cadastre, support à la décision et gestion PPP des villes • Modélisation hiéarchique pour l'aide à la conception de projets urbains• Exploitation de la donnée en services des opérateurs et des citoyens

(applications, Web)


PR

OD

-F-0

15-0

1


Plateforme intéropérable pour les acteurs de la ville

Modèle BIM (archi)

OpenData de la ville Hiérarchisation Simulation

micro-climats

Indicateurs “métiers” (confort & ventilation)

SIG ré-enrichi

SémantisationSIG 3D

Evolutions futures : Intégration des autres composantes de la ville intelligente dans une plateforme intégrée

Ict meets eco cons. cap2020 - cenaero - méthodes numériques au service de l'innovation

Technology

Transcript of Ict meets eco cons. cap2020 - cenaero - méthodes numériques au service de l'innovation