Simulation de la salle de cours – Mental-Ray.

clip_image002

Avant-propos.

Les résultats des simulations issues de 3dsmax Design doivent pouvoir être validées par quelques mesures expérimentales afin de mesurer les dérives éventuelles entre le monde réel et les algorithmes de calcul. Il est possible de trouver quelques articles scientifiques décrivant des différences des logiciels en eux : (http://download.autodesk.com/us/3dsmaxdesign/B3241.MentalRayValidation_v3.pdf) ou (http://isites.harvard.edu/fs/docs/icb.topic541048.files/L14.DaylightSimulations.pdf) ou les outils de simulation avec la réalité (http://radsite.lbl.gov/mgf/comparison/ComparingImages.pdf). Dans tous les cas, si l’opportunité d’une mesure réelle peut se présenter dans le contexte de la simulation, il faut la saisir.

En même temps, il doit être accepté que les enjeux de la simulation sont moins les valeurs absolues que l’observation des tendances. Si la valeur absolue ne peut refléter que le résultat d’un calcul simplifié dans un monde contrôlé, il ne représente qu’elle-même. En revanche, l’ensemble des mesures donne un comportement général, une dynamique, souvent proche de la réalité.

La simulation va se faire ici avec les outils de 3Dsmax Design 2015.

Unités

Dans un premier temps, il s’agit de régler les échelles. Une approximation à cette étape invalide tout le reste du processus.

clip_image004

Création de la salle de cours

Créer une salle de 5m x 10 m

clip_image006

On part d’une boite segmentée que l’on va petit à petit adapter pour lui faire avoir l’aspect de la vraie salle de classe. Cette façon de procéder permet de rester dans des polygones carrés ce qui accélère le traitement ensuite.

clip_image008

La couleur générale est passée en gris clair, mais ce ne sont que des considérations esthétiques.

clip_image010

Fenêtres et portes sont dégagées.

On donne de l’épaisseur aux murs

clip_image012

Création d’une table de cours

clip_image014

clip_image016

Le mobilier est placé, l’outil Slice permet de faire une coupe de la salle afin de s’y mieux repérer.

clip_image018

Première évaluation sans portes ni vitrages.

Deux méthodes vont être employées : la méthode de la radiosité et celle issue du moteur MentalRay.

Mise en place du système solaire pour évaluation en lumière naturelle.

clip_image020

MentalRay

La procédure MentalRay est celle qui apparait par défaut dans 3dsMax Design. Par défaut le moteur est activé, le MrSun et MrSky choisis.

clip_image022 clip_image024

On va utiliser l’utilitaire d’analyse lumineuse.

clip_image025

Dans l’onglet général, on voit qu’il n’y a pas de soucis pour les réglages de rendu. En revanche il y a deux problèmes, que l’on peut anticiper comme étant liés aux textures.

Pour les paramètres de lumière, tout va bien.

clip_image026

On voit ici que ce sont les matériaux qui posent problème, ils n’ont pas de propriétés physiques. Ils vont être remplacés par des matériaux MentalRay – Arch & Design.

clip_image028

En faisant une mise à jour, on voit que les matériaux sont maintenant bien paramétrés, il reste une erreur.

clip_image029

Il faut ensuite placer un Light Meter, autrement dit un plan de calcul. Cela sera fait dans un 2ème temps.

clip_image030

IL faut compléter avec une image overlay, autrement dit une image affaichant les résultats du calcul.

clip_image031

clip_image031[1]

clip_image033

Lancement du rendu.

clip_image035

Les premiers résultats nous donnent ces valeurs.

clip_image037

Elles vont être vérifiées en plaçant un plan photométrique.

Le calcul du plan photométrique ne réclame pas de rendu. C’est donc assez rapide.

clip_image039

Nous avons ici le calcul de l’éclairement total.

clip_image040 clip_image041

Calcul de l’éclairement direct : autrement dit la flux directement reçu sur les surfaces :

Cela correspond au découpage ombre et lumière.

clip_image043

L’éclairement indirect :

clip_image045

Le facteur de jour est le quotient de l’éclairement intérieur reçu en un point du plan de référence (généralement le plan de travail ou le niveau du sol) à l’éclairement extérieur simultané sur une surface horizontale en site parfaitement dégagé. Il s’exprime en %.

clip_image046

(http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=10719)

Pour calculer le Facteur de Jour, il nous faut changer de type de ciel. Le résultat doit en effet traduire le phénomène dans la durée et non en instatané comme nous l’avons fait jusqu’à présent. Il faut donc choisir un ciel CIE

clip_image047

Que l’on va configurer en ciel couvert.

clip_image048

Résultat du calcul

clip_image050

Le résultat est bleu car le facteur de jour est un ratio où la valeur la plus faible (I comme Intérieur) est au nominateur. Il faut donc que les valeurs se répartissent entre 0 et 1.

clip_image052

L’expression des résultats donne ceci :

clip_image054

Le calcul sera plus juste, particulièrement pour le ce qui concerne le facteur de jour avec les véritables données météorologiques. Ces « weather data files » sont disponibles sur de nombreux sites comme celui d’EnergyPlus : http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/cfm/weather_data3.cfm/region=6_europe_wmo_region_6/country=FRA/cname=France

Le fichier précise :

  • -EnergyPlus Weather Converter V7.1.0.010
  • Statistics for FRA_Nantes.072220_IWEC
  • Location — NANTES – FRA
  • {N 47° 10′} {W 1° 36′} {GMT +1.0 Hours}
  • Elevation — 27m above sea level
  • Standard Pressure at Elevation — 101001Pa
  • Data Source — IWEC Data

Suivent des indications sur la température, l’humidité, la direction du vent et les données d’intensités lumineuses.

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
0:01- 1:00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1:01- 2:00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2:01- 3:00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3:01- 4:00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
4:01- 5:00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
5:01- 6:00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
6:01- 7:00 0 0 0 0 14 39 17 0 0 0 0 0
7:01- 8:00 0 0 0 39 143 152 131 91 5 0 0 0
8:01- 9:00 0 1 4 142 249 241 227 215 101 66 3 0
9:01-10:00 33 72 37 221 348 318 340 346 180 179 63 29
10:01-11:00 109 166 90 269 390 336 361 419 283 228 172 90
11:01-12:00 162 252 155 281 397 341 362 412 341 269 237 141
12:01-13:00 159 293 211 250 393 321 363 381 373 310 266 166
13:01-14:00 155 312 221 266 382 324 386 389 356 332 250 184
14:01-15:00 144 304 203 288 364 348 351 365 331 322 222 187
15:01-16:00 133 278 169 266 333 391 359 339 285 311 179 160
16:01-17:00 73 194 120 250 306 388 337 347 228 216 92 57
17:01-18:00 1 67 42 179 229 307 326 272 120 65 0 0
18:01-19:00 0 0 1 61 106 202 214 137 12 0 0 0
19:01-20:00 0 0 0 0 13 56 72 9 0 0 0 0
20:01-21:00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
21:01-22:00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
22:01-23:00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
23:01-24:00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Max Hour* 12 14 14 15 12 16* 14 11* 13 14 13 15
Min Hour 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

clip_image056

On remarque que les valeurs, instruite d’une situation réelle, sont très sensiblement différentes.

clip_image058

Démarche BIM et lumière : http://thesustainabledesigntoolbox.typepad.com/files/autodesk-sustainability—conceptual-building-performance-analysis-overview.pdf

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Vous pouvez utiliser ces balises et attributs HTML : <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>