Une STD, ou simulation thermique dynamique, calcule heure par heure, sur une année de météo, la température intérieure et les besoins de chaque zone d'un bâtiment, en tenant compte de son inertie, des apports solaires et internes et de profils d'occupation. Elle répond à des questions que les calculs conventionnels laissent ouvertes : le séjour sous toiture dépassera-t-il 28 °C en juillet, combien d'heures, et quelle protection solaire ou quelle ventilation nocturne l'évite. Ni le DPE ni la RE2020 ne l'exigent, et elle ne remplace pas la note de dimensionnement : la puissance d'un générateur se fixe aux déperditions de base, selon la NF EN 12831-1.
Ce que calcule une simulation thermique dynamique
Le bâtiment est découpé en zones thermiques (une pièce ou un groupe de pièces au comportement proche). Pour chacune, le logiciel résout un bilan de chaleur à chaque pas de temps, en général l'heure, sur les 8 760 heures d'une année. À chaque heure entrent dans le calcul :
- la météo du fichier retenu : température extérieure, rayonnement direct et diffus, parfois vent et humidité ;
- les apports solaires par les baies, selon l'orientation, les masques proches et lointains, le facteur solaire des vitrages et la manœuvre des protections ;
- les apports internes : occupants, éclairage, appareils, suivant des profils horaires ;
- la chaleur stockée puis restituée par les parois lourdes, c'est-à-dire l'inertie, qui décale et écrête les pics ;
- les débits d'air : infiltrations, ventilation mécanique, ouverture des fenêtres la nuit ;
- les consignes et, si on les modélise, les systèmes de chauffage et de rafraîchissement avec leur régulation.
Le résultat est une température par zone et par heure, des besoins horaires de chauffage et de froid, et les indicateurs qu'on en tire : heures au-dessus d'un seuil, degrés-heures d'inconfort, température maximale atteinte, puissance appelée selon la stratégie de régulation. C'est l'inertie et le pas horaire qui font la différence : un calcul statique ne voit pas qu'une dalle lourde absorbe l'après-midi la chaleur qu'elle rendra la nuit, ce que détaille notre article sur l'inertie quotidienne et l'inertie séquentielle.
Ce qu'elle apporte que le calcul réglementaire et le régime statique n'apportent pas
| Calcul | Méthode et pas de temps | Ce qu'il donne | Ce qu'il ne dit pas |
|---|---|---|---|
| DPE | Méthode conventionnelle 3CL-DPE 2021, besoins calculés mois par mois | Étiquettes énergie et climat, besoins conventionnels, indicateur de confort d'été qualitatif | La température atteinte dans une pièce donnée |
| RE2020 (neuf) | Méthode réglementaire Th-BCE 2020, données climatiques et d'usage conventionnelles | Bbio, Cep, Cep,nr, Ic énergie, Ic construction, DH, comparés aux seuils | Le comportement avec l'occupation et la météo réelles du projet |
| Note de dimensionnement | NF EN 12831-1, régime statique à la température extérieure de base | Charge thermique nominale pièce par pièce, puissance à installer | Rien sur l'été, rien sur l'inertie ni les apports |
| STD | Bilan horaire sur une année, hypothèses choisies pour le projet | Températures et besoins heure par heure, effet comparé des variantes | Aucune conformité réglementaire, aucune puissance normative |
Quatre usages justifient le recours à la STD : objectiver le confort d'été d'un projet précis, localiser les surchauffes (quelle pièce, quelles heures, quelle cause), estimer des besoins proches du réel quand l'occupation s'écarte des conventions, et tester une stratégie de régulation (réduits de nuit, relance, pilotage des protections, rafraîchissement par plancher).
La RE2020 et le DPE ne demandent pas de STD
La RE2020 calcule ses indicateurs avec son propre moteur. L'arrêté du 4 août 2021 approuve la méthode de calcul jointe à ses annexes II à IV (Th-BCE 2020 et règles Th-Bat 2020), qui s'appuie sur des données climatiques et d'intensité d'usage conventionnelles, et son article 12 réserve l'usage réglementaire aux logiciels approuvés. Le confort d'été y passe par l'indicateur DH, défini au 5° de l'article R. 172-4 du code de la construction et de l'habitation : il exprime la durée et l'intensité des périodes d'inconfort sur une année. Pour une maison individuelle en catégorie 1 de contraintes extérieures, le plafond DHmax est de 1 250 (décret n° 2021-1004). L'étude réglementaire et ses livrables sont décrits dans notre article sur l'étude thermique RT2012 et RE2020.
Le DPE repose sur la méthode 3CL-DPE 2021, fixée par l'arrêté du 31 mars 2021. Son annexe 1 précise que les besoins de chauffage sont calculés mensuellement, à partir de degrés-heures base 19 sur des météos représentatives des 8 zones climatiques métropolitaines, et que les besoins de refroidissement sont calculés mensuellement sur les périodes où la température extérieure dépasse 28 °C. Son indicateur de confort d'été est un indicateur de risque, pas une température simulée.
Ni l'un ni l'autre n'impose donc de STD. Quand un maître d'ouvrage, un programme ou un financeur en demande une, c'est une exigence de son cahier des charges, à lire comme telle.
Dans quels cas une STD se justifie en rénovation
| Situation | Question à laquelle la STD répond | Alternative plus légère |
|---|---|---|
| Combles aménagés ou extension vitrée qui surchauffent | Quelle combinaison isolation, protection solaire et ventilation nocturne ramène la pièce sous le seuil | Relevé des apports et solutions passives standard |
| Isolation par l'intérieur de murs lourds | Combien d'heures d'inconfort en plus quand la masse est coupée de l'ambiance | Arbitrage qualitatif sur l'inertie restante |
| Choix entre protections passives et rafraîchissement | Les protections suffisent-elles, ou faut-il une PAC réversible, et pour quelles pièces | Avis technique sans chiffrage horaire |
| Régulation d'un plancher chauffant ou d'un bâtiment à forte inertie | Effet des réduits et des relances sur le confort et la puissance appelée | Réglages par retour d'expérience |
| Bâtiment tertiaire, école, local à forts apports internes | Besoins de froid et heures d'inconfort avec l'occupation réelle | Ratios par usage |
Sur une maison sans surchauffe constatée ni projet de rafraîchissement, la STD coûte plus qu'elle n'apprend : les solutions passives avant la climatisation se décident sur relevé.
Quelles données une STD exige, et combien de temps elle prend
| Donnée | Où la trouver | Effet si elle est fausse |
|---|---|---|
| Géométrie, orientation, masques | Plans, relevé, photos, vue aérienne | Apports solaires faux, donc surchauffes mal placées |
| Compositions de parois et masse | Relevé, sondages, documents d'origine | Inertie surestimée ou sous-estimée |
| Menuiseries : Uw, facteur solaire, protections et leur manœuvre | Fiches fabricant, relevé | C'est souvent l'hypothèse qui pèse le plus en été |
| Perméabilité et ventilation | Mesure d'étanchéité si elle existe, type de VMC, possibilité d'ouvrir la nuit | Rafraîchissement nocturne surévalué |
| Occupation, apports internes, consignes | Entretien avec l'occupant ou le gestionnaire | Besoins et heures d'inconfort décalés |
| Fichier météo | Station représentative, année type ou chaude | Conclusions valables pour un seul type d'été |
Le temps se compte en jours de travail, pas en heures : collecte et relevé, saisie de la géométrie et des parois, définition des profils, premier calcul, ajustement sur les consommations réelles quand elles existent, variantes, rédaction. L'absence de plans et le nombre de variantes demandées sont les deux facteurs qui l'allongent le plus. Fixez avant de commencer la question posée, les variantes à comparer et l'indicateur qui tranchera (heures au-dessus de 28 °C dans le séjour, par exemple).
Les logiciels couramment utilisés sont, dans le désordre, Pleiades, TRNSYS, EnergyPlus et ses interfaces comme DesignBuilder, ou IES VE. Le choix compte moins que la traçabilité des hypothèses.
Le piège : prendre une STD pour une note de dimensionnement, ou l'inverse
Une STD affiche des puissances horaires de chauffage, et la tentation est de choisir la PAC sur le pic. Ce pic dépend de la météo du fichier, qui contient rarement la température extérieure de base du site, et de la stratégie de régulation simulée : une relance après réduit fait monter la puissance appelée sans rien dire du besoin à couvrir par grand froid. La puissance d'un générateur se détermine sur la charge thermique nominale calculée selon la NF EN 12831-1 à la température extérieure de base ; c'est ce résultat que le NF DTU 65.16 prend comme entrée pour une pompe à chaleur, comme le détaille notre fiche sur la NF EN 12831 et le calcul des déperditions.
L'erreur inverse est aussi fréquente : présenter une note de dimensionnement comme une étude de confort. Une PAC réversible bien dimensionnée en chauffage ne prouve rien sur les heures de surchauffe d'une chambre sous toiture. Si le client vous interroge sur l'été, la note de dimensionnement ne répond pas ; une STD, ou à défaut des solutions passives chiffrées, répond.
La règle à appliquer est simple : une question, un document. Puissance à installer et conformité au DTU, note de dimensionnement selon la NF EN 12831-1. Confort d'été, surchauffe et régulation, STD. Conformité d'un bâtiment neuf, étude RE2020. Étiquette d'un logement existant, DPE.
