Aperçu du projet
Cette étude de modélisation énergétique évalue l'impact des panneaux de plafond en matériau à changement de phase (MCP) ULTIMA TEMPLOK sur les performances énergétiques d'un immeuble de bureaux de taille moyenne situé à Los Angeles, en Californie. Deux modèles de bâtiments ont été développés à l'aide du logiciel IES Virtual Environment (IESVE), ne différant que par le choix du matériau du plafond. Le premier modèle a servi de cas de référence, utilisant des panneaux de plafond en fibre minérale standard. Le deuxième modèle utilisait des panneaux de plafond en fibre minérale ULTIMA TEMPLOK avec MCP. Des simulations annuelles ont été réalisées pour quantifier l’impact des tuiles TEMPLOK sur la performance énergétique du bâtiment.
Les plafonds ULTIMA TEMPLOK contiennent du MCP qui absorbe l'excès de chaleur lorsque les températures augmentent et libère la chaleur stockée lorsque les températures baissent, régulant ainsi efficacement les fluctuations de température intérieure. Ce processus réduit passivement les charges du système CVC, diminue la consommation d’énergie et améliore le confort des occupants.
Emplacement : Los Angeles, Californie
Zone climatique : Zone climatique IECC 3B
(chaud-sec)
Type de constrution : Bureau moyen
(4 985 m2 ou 53 660 pi2, 3 étages)
Outil de simulation :IES Virtual Environment
(IESVE)
Normes référencées : ASHRAE 90.1 Annexe G
(Spécifications de base)
Résultats Économies annuelles d'énergie de refroidissement – 7,2 % Économies annuelles d'énergie de chauffage – 30,2 % |
Résultats de la simulation et analyse
La simulation a calculé l'échange de chaleur avec le plafond TEMPLOK tout au long de l'année à de courts intervalles de temps, capturant le stockage thermique dynamique du MCP alors qu'il cyclait entre les états solide et liquide. Par rapport au modèle de référence, le plafond TEMPLOK a réduit l'énergie de refroidissement annuelle du bâtiment de 7,2 % et l'énergie de chauffage de 30,2 %, réduisant considérablement la demande en CVC pour maintenir le confort thermique.
D'après le modèle IESVE
Économies de refroidissement
Los Angeles, située dans la zone climatique 3B, connaît de nombreuses journées chaudes avec des nuits douces ou fraîches. Le MCP absorbe la chaleur pendant la journée, réduisant ainsi la charge de refroidissement, et se « recharge » naturellement pendant la nuit lorsque la température baisse. L’énergie de refroidissement a été économisée dans le modèle TEMPLOK par rapport au modèle de référence chaque mois de l’année (Figure A), les économies les plus importantes étant réalisées pendant les heures de pointe de la journée (Figure B). Bien que cela ne fasse pas partie de cette étude, la mise en œuvre de stratégies de ventilation nocturne pourrait encore améliorer les performances du MCP et augmenter les économies d’énergie de refroidissement.
Économies de chauffage
Pendant la douce saison de chauffage de Los Angeles, de nombreux jours nécessitent un chauffage tôt le matin et un refroidissement l'après-midi : un scénario idéal pour les plafonds MCP. En stockant la chaleur pendant la journée et en la restituant pendant la nuit, le MCP réduit la demande de chauffage tôt le matin. Cet effet, visible sur le graphique de la puissance de chauffage horaire (Figure C), a conduit à des économies d’énergie de chauffage substantielles et constantes tout au long de l’année (Figure D).
La phase de transition du MCP se déroule dans les 20 °C (70 °F), aidant à réguler les charges de chauffage et de refroidissement les jours avec de grandes variations de température (Figure E). En augmentant l'inertie thermique du bâtiment dans cette plage confortable, il réduit la demande de pointe de refroidissement et récupère la chaleur dans le bâtiment pendant la nuit, maintenant des températures intérieures plus stables en tout temps (Figure F).
Économies pour les ventilateurs
En plus des réductions de la consommation d’énergie de refroidissement et de chauffage, des économies de ventilateur sont également réalisées lorsque le MCP est installé dans l’espace. Comme dans les cas précédents, le MCP contribue à atténuer la demande thermique tôt le matin, permettant aux ventilateurs d'alimentation de démarrer plus tard et de fonctionner à des vitesses plus faibles tout au long de la journée (Figure G).
Conclusion
Cette étude démontre comment les plafonds TEMPLOK peuvent réduire la consommation d’énergie du système CVC dans un immeuble de bureaux de Los Angeles. En s'appuyant sur le nouveau modèle MCP basé sur la physique d'IESVE, la simulation a capturé le comportement thermique dynamique de TEMPLOK et son impact sur la demande énergétique. Les résultats mettent en évidence le potentiel de TEMPLOK pour améliorer les performances des bâtiments, désormais soutenu par les capacités de simulation rigoureuses de la plateforme IESVE.