Mise en place d’une méthodologie de construction de benchmarks pour la validation des modèles de microclimat urbain
La communauté des chercheurs en modélisation énergétique des bâtiments a proposé un cadre de validation complet, le BESTEST[1], mais aucune proposition de ce type n’a été faite pour la modélisation du microclimat urbain. Dans le cadre du projet ANR DIAMS, nous proposons une méthodologie pour engager une telle approche et une première mise à l’épreuve de la démarche suggérée. La méthode repose sur deux étapes. La première étape considère des cas académiques dans une configuration entièrement définie. Les propriétés optiques des surfaces et les sollicitations météorologiques sont connues. La seconde étape consiste à confronter les résultats des simulations microclimatiques avec des mesures et observations faites sur une scène urbaine réelle. Cette comparaison est effectuée sur la base d’un ensemble de données acquis lors de l’expérience CAMCATT-AI4GEO menée dans la ville de Toulouse en juin 2021. Cette campagne permet d’avoir une connaissance partielle des propriétés radiatives et thermiques des surfaces ainsi que les conditions atmosphériques à proximité du quartier. L’évolution des températures de surfaces (LST) sur différentes surfaces a été suivie grâce à plusieurs capteurs iButtons. La démarche a été mise en application avec 4 modèles de microclimat urbains : MATHIS, Solene+Sushi, Solene-Microclimat, Traboule+ProLB. L’application de la première étape montre des résultats globalement comparables malgré les différences de résolution et d’objectifs. Concernant la seconde étape, une comparaison entre les résultats des simulations et les températures de surface mesurées montre des valeurs d’erreur moyennes entre 2/3 ∘^{\circ}C pour les façades en comparant avec iButtons et 1∘^{\circ}C pour les toits en utilisant le LST aéroporté. Ainsi, Traboule+ProLB, caractérisé par une haute résolution spatiale et temporelle, apparait comme le modèle le plus détaillé et le plus précis pour prédire les aspects thermo-radiatifs et aérodynamiques. Cependant, il nécessite d’effectuer des calculs parallèles mettant en jeu des ressources de calcul conséquentes. Solene-Microclimat se distingue comme étant le modèle le plus complet, incorporant notamment des considérations sur l’évapotranspiration. Comme Solene-Sushi, il maintient une haute résolution spatiale tout en étant efficace en termes de calcul et adapté à une utilisation sur des ordinateurs personnels. MATHIS fait preuve d’une bonne précision dans la prévision des valeurs moyennes de surface, tout en nécessitant des ressources informatiques minimales. Cependant, sa résolution spatiale s’avère faible se limitant à l’échelle de la rue. [1] https://www.aivc.org/resource/bestest-method-evaluating-and-diagnosing-building-energy-software