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Préambule : climats-types en Belgique – évolutions et perspectives

Cet article présente les climats-types utilisés en Belgique pour les simulations thermiques de bâtiments et d’équipements, en se basant sur des données développées par l’Institut Royal Météorologique (IRM) et le Laboratoire de Thermodynamique de Liège. Depuis sa rédaction initiale et la constitution des fichiers météorologiques de référence dans les années 90, le climat belge a connu des évolutions significatives qui nécessitent une actualisation des approches et des données utilisées.

Le réchauffement climatique s’est manifesté de façon particulièrement marquée en Belgique ces dernières décennies. L’année 2022 a été, avec 2020, l’année la plus chaude jamais enregistrée dans le pays, avec une température moyenne à Uccle de 12,2°C. Une augmentation significative de 2°C de la température moyenne annuelle a été observée à Uccle depuis le début des relevés. Cette tendance se traduit concrètement par une modification des extrêmes climatiques : comme mentionné dans l’article, la température maximale annuelle est passée de 30°C à 33,6°C, et le nombre d’heures pendant lesquelles la température est supérieure ou égale à 20°C a augmenté de 500 à plus de 870 heures par an.

Ces évolutions ont des implications directes sur la conception et le dimensionnement des bâtiments et de leurs systèmes. Les vagues de chaleur sont désormais plus fréquentes, plus longues et plus intenses, nécessitant de considérer ces phénomènes sur plusieurs jours consécutifs et non plus sur quelques heures comme auparavant. Les critères traditionnels de dimensionnement des systèmes de chauffage et de refroidissement doivent être révisés pour tenir compte de cette nouvelle réalité climatique.

Face à ces changements, de nouvelles sources de données climatiques actualisées sont disponibles pour les professionnels du bâtiment. La plateforme Climate.OneBuilding.Org, mentionnée dans l’article, fournit des fichiers météorologiques typiques (TMY) au format EPW (EnergyPlus Weather), intégrant les observations récentes. L’IRM publie régulièrement des rapports climatiques qui rassemblent les résultats les plus récents des observations et des recherches sur le climat belge. Ces ressources permettent d’accéder à des données plus représentatives du climat actuel et constituent des références précieuses pour les simulations thermiques.

Les méthodologies de simulation ont également évolué, passant progressivement des approches statiques aux simulations thermiques dynamiques. De nouveaux outils permettent désormais d’intégrer les projections climatiques futures dans les simulations, anticipant ainsi l’évolution du climat pendant la durée de vie des bâtiments. Cette approche prospective est particulièrement pertinente pour les constructions à longue durée de vie, qui devront faire face à des conditions climatiques en constante évolution.

Pour les professionnels utilisant cet article comme référence, il est donc recommandé de :

• Privilégier les sources de données climatiques récentes, comme Climate.OneBuilding.Org ou les dernières publications de l’IRM

• Utiliser des fichiers au format EPW actualisés pour les simulations thermiques

• Considérer des périodes de canicule plus longues et plus intenses pour le dimensionnement des systèmes de refroidissement

• Adopter une approche dynamique et adaptative du dimensionnement, tenant compte des projections climatiques futures

Si les principes fondamentaux décrits dans cet article restent pertinents, leur application doit désormais s’inscrire dans un contexte climatique en évolution rapide, nécessitant une vigilance accrue et une mise à jour régulière des données et des méthodes utilisées.

Journée type moyenne

Pour établir des simulations thermiques de bâtiment ou d’équipement, l’Institut Royal Météorologique et le Laboratoire de Thermodynamique de Liège ont mis au point une année type moyenne. Moyenne tant en température qu’en ensoleillement.

En fait, ce sont des mois moyens qui ont été sélectionnés, mais à l’intérieur des mois, il y a une succession de journées qui peuvent être très chaudes ou très froides. Ce qui rend la chose très réaliste. Il y a des périodes de canicules et des périodes de grands froids.

L’ensemble est repris dans un fichier Excel de 8760 lignes, correspondant aux 8 760 heures de l’année. Et pour chaque heure, y sont données la température extérieure, le rayonnement solaire, l’humidité et la vitesse du vent.

Données	Pour accéder au fichier Excel de l’année type de Uccle.
Données	Pour accéder au fichier Excel de l’année type de St Hubert.

Les fichiers que nous mettons en téléchargement ci-dessus sont relativement vieux, Ils datent des années 90. Malheureusement nous n’avons pas pu obtenir actuellement des données similaires plus récentes. Le climat a bel et bien évolué depuis : la température maximum dans une année n’est plus de 30°C mais de 33.6°C – actualisation 2023 – et le nombre d’heures pendant lesquelles la température est >=20°C est passé de 500 heures à +de 870 heures.

Voici une source de données en libre accès et actualisée : Climate.OneBuilding.Org. Nous vous encourageons toujours à croiser les informations et à consulter plusieurs sources pour obtenir une perspective complète et la plus exhaustive possible. La diversité des points de vue renforce la compréhension.

Journées chaudes

Calcul des puissances de refroidissement

S’il apparaît clairement ce que l’on entend par “journées froides” en Belgique, il est plus difficile de se mettre d’accord sur ce que représente une “journée chaude”. Notamment, parce que le critère de température chaude coexiste avec le critère de rayonnement solaire intense.

Par exemple, voici les données climatiques d’une journée chaude choisies par une personne chargée des simulations au sein d’Architecture et Climat-UCL. Elles correspondent à une période durant laquelle la température extérieure monte à 29…30°C durant 4 heures et bénéficie d’un rayonnement solaire important.

heure	temp. ext.	ray. dir. normal	ray. dif. hor.	ray. glob. hor.
1	19	0,00	0,00	0,00
2	18,2	0,00	0,00	0,00
3	17,6	0,00	0,00	0,00
4	17,1	0,00	0,00	0,00
5	17,4	2,78	2,78	2,78
6	18,7	169,44	36,11	44,44
7	20,5	477,78	102,78	163,89
8	22,5	622,22	177,78	308,33
9	24,3	670,56	286,11	445,11
10	26,1	720,22	308,33	580,00
11	27,5	783,33	333,33	722,22
12	28,4	811,11	483,33	858,33
13	29,2	822,22	400,00	861,11
14	29,6	811,11	483,33	858,33
15	29,8	783,33	333,33	722,22
16	29,6	747,22	308,33	600,00
17	29,2	705,56	286,11	461,11
18	28,4	622,22	177,78	308,33
19	27,2	477,78	102,78	163,89
20	25,5	169,44	36,11	44,44
21	23,7	2,78	2,78	2,78
22	22,2	0,00	0,00	0,00
23	21	0,00	0,00	0,00
24	19,9	0,00	0,00	0,00

Si nous mettons à jour ces données en 2023, la journée chaude serait sur 34°C maximum plutôt que 30°C. La question reste en débat (les éléments ne sont pas répercutés dans des méthodes officielles de calcul), mais la vague de chaleur devrait désormais être considérer sur plusieurs jours et non plusieurs heures.

Justification

Elle s’est basée sur le fait que le caractère exceptionnel de ce climat “corresponde” au – 7°C pour le calcul de la puissance en chauffage.

Lorsqu’on regarde le tableau donnant les durées annuelles, en nombre d’heures par an, pendant lesquelles la température sèche est comprise dans certains intervalles, on constate qu’il y a 17.25 h durant laquelle la température extérieure est < – 7°C (de 7 à 19 h).

Elle a donc recherché le correspondant pour la température maximale correspondant à la puissance de “cooling”, dans une année type moyenne à Uccle.

Or il y a :

>	12.14 h durant laquelle la température extérieure est > 30°C (de 7 à 19 h)

>	22.68 h durant laquelle la température extérieure est > 29°C (de 7 à 19 h)

Les données météo choisies pour le calcul de la puissance en “cooling” sont donc bien “le correspondant” des données climatiques (- 7°C) pour le calcul de la puissance en “heating”.

Remarques.

Pour tenir compte de l’effet de stockage de la chaleur dans les parois, il est utile de répéter plusieurs fois le jour étudié.

Pour Bruxelles, un dimensionnement d’une installation de climatisation basé sur une température extérieure de 30°C paraît confirmé.

Journées froides

Pour calculer la réponse d’un système de chauffe, il est nécessaire de choisir des données climatiques très rudes basées sur les températures de base.

Comme dans le cas de l’étude des surchauffes, il est nécessaire de faire précéder le jour étudié de plusieurs autres jours (en principe 5) afin que les simulations tiennent compte de “l’historique thermique” des murs.

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