Ferme enterrée — jumeau numérique thermodynamique

Planche 1 · coupe transversale · échelle vraie

Ce que le bâtiment fait à la terre

Le champ de sol est le champ SIMULÉ, pas une illustration. Tirez le curseur : la bulle thermique respire au rythme des saisons, avec un retard de plusieurs mois sur l'extérieur.

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Planche 2 · bilan de puissance de la zone

Où passe la chaleur

Moyennes annuelles, en watts. Les flux qui changent de signe au fil de l'année (ventilation, enveloppe, métabolisme) apparaissent des DEUX côtés : leur part positive à gauche, leur part négative à droite.

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Planche 3 · consommation électrique

La facture

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Planche 4 · une année, pas à pas

Ce que le sol fait au bâtiment

Cliquez dans un graphique pour y placer le curseur de la coupe. Le trait vertical est le jour affiché en planche 1.

Planche 5 · ce que le modèle démontre

Quatre résultats contre-intuitifs

Limites assumées

Ce que cette planche ne dit pas

Les angles ne sont pas dessinés, parce qu'ils ne sont pas résolus. Le modèle calcule TROIS colonnes de sol 1D orthogonales : la toiture vers la surface, les murs latéralement, le radier vers le bas. Dans les angles, le flux est réellement bidimensionnel et aucune colonne ne s'applique. L'export y interpole entre colonnes voisines, ce qui produit des sauts de près de 10 K sans signification physique — nous ne les affichons donc pas, nous les marquons. Une étude de pont thermique d'angle demanderait un solveur 2D.
Le sol latéral n'a pas de structure verticale. La colonne « murs » part horizontalement à mi-hauteur de la paroi (2,4 m) et sa condition aux limites lointaine est la température du sol à CETTE profondeur. Le modèle attribue donc la même température au sol situé à 1 m et à 4 m de profondeur, à 5 m du bâtiment. C'est faux : dans la réalité l'écart y atteint plusieurs kelvins en hiver. Le champ latéral est fiable près de la paroi, pas loin d'elle.
L'air de la zone est supposé parfaitement mélangé. Une seule température, une seule humidité, une seule concentration pour tout le volume. Il n'y a donc ni stratification, ni zone morte, ni gradient entre le haut et le bas d'un rack. Le dire coûte moins cher que de faire semblant : modéliser cela, ce serait de la CFD, pas un réseau RC.
Le sol est une valeur normative, pas une reconnaissance de site. Argile/limon humide, λ = 1,5 W/(m·K) — une valeur de catalogue. Sur un terrain réel, la conductivité et surtout la teneur en eau peuvent faire varier la puissance géothermique disponible de moitié dans un sens ou dans l'autre.
Conventions de dessin. Les parois sont tracées vers l'INTÉRIEUR de la boîte d'air, car les colonnes de sol simulées démarrent à la face extérieure de l'enveloppe. Les membranes (EPDM, 1,5 mm) sont tracées à l'épaisseur minimale lisible, pas à l'échelle. Les gaines de ventilation sont schématiques : le modèle ne les situe pas géométriquement, il n'en connaît que le débit.
Ce que l'export ne contient pas. Deux flux manquent aux séries exportées, et nous les signalons plutôt que de les taire. (1) Le terme cultural de CO₂ : pour les champignons il se déduit exactement du bilan de masse à concentration stationnaire — le flux de ventilation EST la production ; pour la laitue, où le modèle injecte du CO₂ pour tenir la consigne, injection et absorption ne peuvent pas être séparées, et seul le SIGNE du terme cultural est affiché. (2) Le flux sensible du déshumidificateur : il apparaît au Sankey en gris, déduit du bouclage (198 W pour la champignonnière — soit, à 0,3 % près, sa puissance électrique moyenne).
La bulle thermique est petite, et c'est un résultat. On s'attend à voir le bâtiment réchauffer largement la terre : il ne le fait pas. L'isolant retient l'écart (le sol juste au-dessus de la toiture est à 9 °C quand la salle est à 18 °C), et le halo latéral ne dépasse pas 1 à 3 K. C'est trop peu pour une échelle de couleur qui doit aussi contenir une surface allant de 5 à 24 °C : la bulle se lit dans les ISOTHERMES et dans le graphique « profils dans le sol », pas dans l'aplat.