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Logiciel de calcul des températures sous le sol



  1. #1
    pf26

    Logiciel de calcul des températures sous le sol


    ------

    Bonjour,
    J'ai commencé un petit modèle dynamique 2D de calcul des températures sous le sol pour une isolation périphérique.
    C'est très souple car c'est sous excel (les cellules correspondent au maillage, les formules de calcul sont dans ces cellules et sont différentes selon qu'il s'agit de terre, d'isolant ou des bords pour lesquels on a les conditions limites définies) et j'utilise les itérations d'excel pour faire défiler le temps. (il ne faut pas être en calcul automatique mais en mode calcul manuel par itération car les cellules font évidement des références circulaires : la nouvelle température est égale à la température précédente modifiée par l'échange de chaleur avec les cases voisines). Chaque itération avance d'une heure. J'ai fait une macro pour avancer de 10 jours, une autre d'un an et une macro pour revenir aux conditions initiales.
    Je manque de temps pour avancer et surtout valider et utiliser le modèle.
    Si quelqu'un peut m'aider, je joins le logiciel et une image (graphique rendu par Excel), histoire d'allècher un peu..
    (faut tout de même bien maitriser Excel..)
    Pierre;

    -----
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  3. #2
    Philou67

    Re : Isolation périphérique des fondations

    Travail intéressant... J'avais commencé un truc similaire en statique, mais l'approche dynamique est tout à faire intéressante.
    Un bémol cependant pour "entrer" dans les calculs : le glossaire et le formulaire

    Je garde la feuille ouverte dans un coin de mon bureau
    :'( Plus j'apprends, et plus je mesure mon ignorance

  4. #3
    pf26

    Re : Isolation périphérique des fondations

    Le glossaire et le formulaire suivront... si toutefois il y a quelqu'un qui se porte volontaire pour porter le projet c'est à dire:
    - valider le mode de calcul (idéalement comparer avec un vrai logiciel de simlation)
    - faire des simulations de plein de configurations différentes (isolation trottoir, isolation verticale, isolation à épaisseur variable, largeur de bâtiment, apport de chaleur en fin d'été dans le sous-sol....) pour voir l'impact.
    Les formules principales sont en feuille 'calc'. Par exemple case D18:
    =SI(r=1;$C18;D18+(C18+E18+D17+ D19-4*D18)*LSol/Csol2)
    Le r (case B2) correspond à la réinitialisation (si égal à 1, on recopie alors le profil vertical standard)
    Sinon, la nouvelle température en D18 = la somme des écarts entre la température des 4 cases voisines et D18, multiplié par le lambda de la terre, divisé par la capacité calorifique volumique (B13).
    J'ai été obligé d'appliquer un coef 0.75 (B14) sur la capacité 'normale' pour retrouver le profil de température du sol classique (qui est en case C18 et en dessous).
    J'imagine c'est pas forcément clair, mais je préciserai.

  5. #4
    SK69202

    Re : Isolation périphérique des fondations

    Bonsoir,

    J'utilise le modèle dynamique sous excel dont j'ai parlé ici :
    Isolation périphérique des fondations
    Comme personne n'a manifesté d'intérêt pour m'aider à l'améliorer, je l'utilise tel quel.
    Il apparait tout de même assez nettement qu'il faut isoler sur au moins 1.5 mètres (que ce soit en vertical ou en horizontal, il y a peu de différence) et avec au moins 150-200mm de XPS pour avoir des pertes inférieures à 3W/m² de sol en plein hiver (il y a un déphasage de 3-5 mois par rapport aux températures extérieures).
    Les résultats dépendent beaucoup des dimensions du batiment (plus c'est grand, mieux c'est car la chaleur du centre met plus de temps à rejoindre les cotés). Et comme mon calcul est fait en 2D (une coupe nord/sud par exemple), il faudrait augmenter les pertes pour compter les fondations adjacentes (est-ouest).
    Pierre.
    Ma version Excel (5) n'est pas compatible et je n'ai pas réussi à le faire fonctionner sur Openoffice, mais j'étais intéressé, car j'ai 18 mois de données de température de mon sol intérieur (nord pied du mur) pour comparer, réel / simul.

    Ce qui m'intéresse c'est l'atténuation que devrait provoquer 60 mm de Styrodur (0.038) sur 60 cm horizontal, c'est le max que je peux mettre.
    A l'intérieur c'est de 1 à 1,5° en 60 cm vers le centre de la maison.

    @+
    Dans les villages gaulois, ils ne sont jamais tous d'accord. Jules César

  6. Comparatifs

    Gagnez du temps et de l'argent grâce à nos comparatifs de produits de l'univers de la maison. Parmi nos sujets :
  7. #5
    pf26

    Re : Isolation périphérique des fondations

    ->SK69202,
    Ci attaché le simulateur (ici avec une isolation horizontale) en version Excel5 (zippé car pas possible de poster un .xls)
    Pour ce qui est de l'isolation de 60mm sur 60cm horizontal, cela me parait personnellement très insuffisant. (cela dit, plus j'avance dans mon projet, et plus je vois qu'on ne fait pas toujours ce que l'on aimerait...)
    Pierre.
    Fichiers attachés Fichiers attachés

  8. A voir en vidéo sur Futura
  9. #6
    Philou67

    Re : Isolation périphérique des fondations

    pf26, c'est uniquement le temps qui m'a empêcher de me pencher un peu plus sur ton outil, mais il reste tout à fait intéressant, et je pense que tu ne m'en voudras pas de l'avoir ajouté à ce post : http://forums.futura-sciences.com/ha...tml#post733580
    Merci pour ta participation
    Philou67 pour la modération.


    PS : ton outil est-il libre, à savoir, notamment, pour un portage ou une réutilisation ?
    :'( Plus j'apprends, et plus je mesure mon ignorance

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  11. #7
    pf26

    Re : Isolation périphérique des fondations

    Citation Envoyé par Philou67 Voir le message
    PS : ton outil est-il libre, à savoir, notamment, pour un portage ou une réutilisation ?
    Oui, l'outil est totalement libre.
    Dernière modification par Philou67 ; 28/08/2009 à 10h45.

  12. #8
    SK69202

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Bonsoir,

    pf26, merci pour la version, mais cela ne fonctionne pas (pas d'ouverture). Je pense qu'il y a trop de fonctionnalités ultérieures utilisées pour que la conversion en Excel5 soit fonctionnelle.

    C'est pas grave, j'aurai les mesures réelles cet hiver.

    @+
    Dans les villages gaulois, ils ne sont jamais tous d'accord. Jules César

  13. #9
    pf26

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    SK69202,
    Je crois que j'avais fait une mauvaise manip.
    J'attache le fichier, maintenant vraimment en Excel5. Désolé.
    Fichiers attachés Fichiers attachés

  14. #10
    SK69202

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Bonjour,

    Merci, ça marche.
    Je vais regarder ça finement.

    @+
    Dans les villages gaulois, ils ne sont jamais tous d'accord. Jules César

  15. #11
    SoulMan

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Bonjour,

    J'ai fais plusieurs simulations avec ce fichier excel (ecellente initiative), et, peut être que je m'y prend mal... je me suis contenté de copier les cases isolant ou terre à différents endroits (en maintennant la cohérence avc les cellules voisines), pour tester différentes isolations (sous trotoir, horizontale, sous chappe, sans rien) et dans tous les cas de figure, je trouve que le seuil de 20°C est passé le 18/10, je trouve ça assez étrange.

  16. #12
    pf26

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    SoulMan,
    Tu peux m'envoyer ton fichier zippé en message privé pour que je vérifie.
    A+

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  18. #13
    Philou67

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Les PJ ne sont pas disponibles dans les messages privés. Le mieux est donc de poster les fichiers ici même, en pièce jointe zippée.
    :'( Plus j'apprends, et plus je mesure mon ignorance

  19. #14
    waikiki

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Bonjour, je travail actuellement sur des poses de sondes géothermiques et je voudrait savoir si vous possédez un logiciel qui me permettrai de visualiser les évolutions de température dans le sol.

    Je ne suis pas très doué niveau logiciel et généralement quand on m'envoie des fichier Excel ça me dit toujours "problème de macro" et même en diminuant la sécurité ça ne marche pas.

    Merci d'avance

  20. #15
    SoulMan

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Désolé, j'ai un peu zappé le sujet...

    Mais j'y reviens.

    Voici un fichier de simul sans aucune isolation.

    Le "test" que j'ai fais consistait à observer quand est-ce que le sol sous la maison franchi la basse des 19°C, au bout d'1 an.
    Quelle que soit l'isolation, c'est toujours entre le 16 et le 26 janvier 2010.

    Mais je pense que la méthode n'est pas bonne.
    Ce qui serait plus intéressant, c'est de voir la courbe, mois par mois, des déperditions du sol.
    Je le ferais bien mais j'avoue que je ne comprends pas trop tes formules.
    Ces pertes en W/m² que tu multiplies par 150 pour obtenir une valeur en W, ça correspond à quoi?

    Merci.
    Fichiers attachés Fichiers attachés

  21. #16
    pf26

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Bonjour,
    Dans ce modèle, la température intérieure est déterminée cases B12 et B13 de la feuille param. (modèle sinusoidal annuel avec une petite variation entre été et hiver).
    Le logiciel calcule alors les pertes vers le sol. Ce sont ces W/m² que tu vois (et que je multiplie par 150 pour mon projet qui a 150m² au sol )
    En faisant tourner ta version de fichier, je trouve que les pertes varient entre 2.5W/m² en septembre jusque 5W/m² en mars.
    Ces valeurs sont supérieures à ce que j'attendais à vue de nez à partir de la résistance superficielle de dalle de 0.2W/m²K et un delta T moyen de l'ordre de 10° entre intérieur et sous-sol..
    Mais bon, l'ordre de grandeur est là.. et c'est évidement catastrophique d'avoir 3-4W/m² de perte au sol en hiver..
    Je pense qui si tu te contentes de 15°C dans la maison, les pertes deviendront acceptables. Et attention, j'ai pris la météo de Montélimar, amputée de 1.5°C (case H17) car je suis un peu plus en altitude.. Ailleurs, ça peut être pire.
    Pierre.

  22. #17
    SoulMan

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Merci.

    Ce sont des W/m²/Heure?

  23. #18
    pf26

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Aie...
    C'est une puissance de perte, en W/m².
    Donc en 1 heure, tu as perdu 1Wh/m², ou 0.001kWh/m².
    Pour 100m² et un hivers de 4 mois, ça fait de l'ordre de 1000kWh.
    Ce n'est pas si énorme que celà. Mais je pense qu'en réel, ce serait pire.

    Il me faudra regarder à nouveau le modèle car je constate que la résistance superficielle, case B17, n'est pas utilisée..
    Pierre.

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  25. #19
    SoulMan

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Ok.

    Bon, j'ai fais quelques tests et relevé les déperditions tout au long de l'année.

    Un premier graphe qui montre l'évolution sur 3 ans des déperditions d'un sol sans isolation.
    En gros, on arrive à un état de croisière dés la 2° année.

    Ensuite, un 2° graphe qui compare :
    - sans isolation
    - isolation de 10cm d'épaisseur sous 50cm de chappe
    - isolation périphérique des fondations de 20cm d'épaisseur sur une profondeur de 1.7m
    - isolation sous trottoir de 20cm sur 1.5m de long

    Conclusion :
    - l'isolation périphérique est meilleure que l'isolation sous les fondations
    - l'isolation sou trottoir est presque aussi mauvaise que rien
    Images attachées Images attachées

  26. #20
    SK69202

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Bonjour.

    - l'isolation sou trottoir est presque aussi mauvaise que rien
    Je n'ai jamais réussi à faire fonctionner le tableur, Excel 5 ou OpenOffice, mais j'ai des mesures réelles du sol intérieur au pied de mon mur nord, avec et sans trottoir horizontal.

    Le trottoir ne fait que 60cm, en raison de la géologie et du cadastre, il n'est en place que depuis le 10 janvier 2010, il est constitué de 6 cm de STYRODUR 4000CS.

    L'écart de température est monté jusqu'à plus de 4°C, pour les jours les plus froids. 4° c'est peut être pas beaucoup mais cela peut suffire à être hors des conditions de condensation et cela représente plus de 50% d'augmentation de la température du sol.


    @+
    Dans les villages gaulois, ils ne sont jamais tous d'accord. Jules César

  27. #21
    SoulMan

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Merci pour ce retour.
    Ca fait plaisir puisque justement c'est ce que je souhaite mettre en place.
    Le tableau n'est surement pas adapté à ce type d'isolation...

  28. #22
    pf26

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Bonjour,
    Je pense que le tableur n'est surtout pas adapté au cas sans isolation. La maille est trop grosse pour tenir compte du pont thermique de pied de mur. De mémoire, le DTU donne 1,75W/mK de pertes linéiques, soit environ 3 fois plus que les pertes ce que je calcule avec le modèle pour une maison à base carrée de 8x8m (32 m linéaires de pertes vers l'extérieur).
    Je crois que le troittoir est effectivement nettement moins bon que l'isolation verticale. Mais c'est beaucoup plus facile à faire et c'est ce que je vais faire également. Je vais placer des capteurs en dessous pour voir. J'isolerai un tout petit peu la chappe (1 cm de EPX), ce qui me permettra d'évaluer les pertes car j'ai mis plein de capteurs dans la dalle et j'en mettrais encore dans la chappe (donc je pourrai mesurer le DT entre dalle et chappe). Mais ce sera biaisé car j'ai de l'eau pas très loin, à environ 2 m sous la maison en ce moment du fait qu'il a énormément plu cet hiver.
    Pierre.

  29. #23
    herakles

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Mais c'est beaucoup plus facile à faire et c'est ce que je vais faire également
    attention à faire en sorte que l'épaisseur d'isolant augmente graduellement en allant du bord estérieur vers le mur avant de remonter en vertical (ITE)

    par exemple sur un trottoir de 1.20m de large ,
    sur le 1 er tiers à partir du bord = 50mm
    le 2e tiers =100mm
    et le dernier tiers =150 mm avant de rejoindre l'ITE

    on peut tout aussi bien passer de 80mm à 240 mm si l'ITE est aussi en 200 ou 250 mm d'épaisseur .....

    inutile de gaspiller de l'isolant en mettant tout de la même épaisseur sur 1.20m de large .. ca n'améliore en rien les performances de ce genre d''isolation ..

  30. #24
    apap

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Bonsoir,
    Concernant le logiciel "simu5_horiz_excel5", j'ai l'impression qu'il ne peut aider à bien simuler ce qui se passe :
    * il y a certes l'energie perdue par le sol,
    * mais aussi celle perdue par le mur qui refroidi les fondations puis le sol (et le lambda du mur n'est peut-etre pas le même à l'horizontal et en verticale, surtout si le mur est en parpaing et non pas en pierre)

    Avez-vous pu aller plus loin ou avez-vous vu d'autres sites essayant de simuler l'intéret d'une isolation horizontale du trottoir?

    Merci à l'avance,

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  32. #25
    pf26

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Bonsoir,

    Eh bien, je dois dire que je ne me suis pas posé la question, car les murs de ma maison sont en paille...
    Dans tous les cas, une isolation périphérique me semble plutôt en cohérence avec de l'isolation extérieure, pas intérieure comme vous semblez le suggérer.

    Le but de ce programme sous tableur était de lancer l'idée - et que quelqu'un s'en saisisse. Ce qui n'arriva point.
    Et je n'ai toujours pas le temps de m'en occuper.

    Pierre.

    ####
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    SK69202pour la modération
    Dernière modification par SK69202 ; 10/12/2010 à 20h54. Motif: Suppression du lien vers un blog

  33. #26
    SK69202

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Bonsoir.

    Avez-vous pu aller plus loin ou avez-vous vu d'autres sites essayant de simuler l'intéret d'une isolation horizontale du trottoir?
    Je n'ai jamais pu faire marcher le tableur pour le confronter à la réalité.

    Je dispose de mesures avant et après mise en place d'une isolation périphérique horizontale, Styrodur 6 cm d'épaisseur sur 60 cm.

    Aujourd'hui (lors du minimum de fin novembre) le sol intérieur en pied de mon mur nord est 6°C plus chaud pour une température extérieure minimum équivalente.

    @+
    Dans les villages gaulois, ils ne sont jamais tous d'accord. Jules César

  34. #27
    apap

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Permettez-moi de faire une critique (c'est parce que vous avez proposé un logiciel intéressant que je peux faire une critique...).
    * dans chaque cellule de base, vous recalculez la température à partir de celle des cellules adjacentes. Pourquoi prenez-vous certains coefficients, plutot que d'autres? et pourquoi ne prenez-vous pas la valeur des cellules situées en diagonale?
    * pour prendre de bons coefficients, peut-etre faudrait-il un spécialiste de la modélisation 2D (et 3D...) afin de savoir ce qu'il convient de faire?
    * il restera toujours qu'avec un modèle 2D, on ne peut pas facilement comprendre ce qui se passe dans les coins...
    Cordialement,

  35. #28
    pf26

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Bonjour,
    Sauf erreur, il n'y a qu'un coef d'ajustement, que j'ai choisi pour retrouver le profil de température de sol en fonction de la profondeur que l'on trouve dans la litérature (et que j'utilise aussi comme conditions limites sur les bords de mon modèle). Les autres coefs sont des paramètres déterminés par les matériaux (résistance thermique, capacité calorifique..)
    J'ai voulu faire les formules les plus simples possibles, c'est pourquoi je ne considère que les voisins direct. Et cela suffit pour converger vers une solution.
    Bien sur, il existe des modes de calcul qui convergent plus vite, mais les formules sont bien plus compliquées.
    Quand à faire de la 3D avec XL aujourd'hui, je pense qu'il ne faut pas rêver. Je trouve que c'est déjà un peu long en 2D.
    De toute façon, l'absence de prise en compte de l'humidité fait que ce modèle reste surtout théorique et didactique.
    Pierre.

  36. #29
    SoulMan

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Si on veut un modèle complet sous Excel, il faut aller voir du coté de PHPP

  37. #30
    apap

    Re : Logiciel de calcul des températures sous le sol

    Concernant les coefficients, dans votre calcul, vous utilisez une formule prenant les écarts de températures entre 4 cellules adjacentes (en haut, au bas, à gauche, à droite) et la cellule du centre.
    En reprenant le probleme en 3D, on voit que la cellule du centre est proche également de cellules situées "en diagonal". Puis, en ramenant le tout à un probleme 2D, et en corrigeant par rapport à la distance de ces cases par rapport à la case centrale, on obtient :
    au lieu des coefficients :
    0 1 0
    1 0 1
    0 1 0

    on a les coefficients :
    1.86 2.41 1.86
    2.41 2.00 2.41
    1.86 2.42 1.86

    Ceci, non pas pour dénigrer le fichier que vous avez réalisé, mais dire que le fichier ne peut donner qu'une petite idée de ce qui se passe, mais que les chiffres qui en sortent (avec ou sans isolant, isolant plus épais, horizontal ou vertical...) ne sont peut-etre pas pertinents du tout.

    En écrivant cela, je ne souhaite pas "casser" le travail effectué : j'avais trouvé cela très intéressant de visualiser la progression de la température dans le sol. Mais je suis aujourd'hui très sceptique en particulier sur l'info : quelles sont les déperditions thermiques par le sol.

    Je cherche à voir si le logiciel PHPP permet d'être plus précis (j'attend un mot de passe pour y accéder).

    Cordialement,

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