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DEPERDITIONS THERMIQUES Thierry DUSART 1/6

DEPERDITIONS THERMIQUES

I Généralités..........................................................................................................................2

II Eléments à prendre en compte...........................................................................................2

III Déperditions par les parois.............................................................................................2

III.1 Transmission surfaciques...........................................................................................2

III.2 Ponts thermiques........................................................................................................3

III.3 Transmission par les parois opaques..........................................................................4

IV Déperditions par renouvellement d'air...........................................................................4

IV.1 Relations générales.....................................................................................................5

IV.2 Infiltrations.................................................................................................................5

IV.3 Débit d'air introduit....................................................................................................5

IV.4 Débit d'air extrait excédentaire...................................................................................5

V Calcul du coefficient bu......................................................................................................5

VI Prise en compte de l'intermittence du chauffage............................................................6

DEPERDITIONS THERMIQUES Thierry DUSART 2/6

I Généralités

L'objectif de ce chapitre est de déterminer les déperditions thermiques de base de chaque pièce pour connaître les besoin en chauffage. Pour cela, il conviendra de faire le bilan thermique de chaque pièce. Ce bilan défini par une norme européenne : NF EN 12831.

Hypothèses :

· Le local chauffé est en régime permanent. · La température dans la pièce est uniforme. · Les bâtiments ont une hauteur sous plafond <5m

Données :

· Les plans du bâtiment

· Le cahier des charges techniques particulières (CCTP) où l'on trouve la composition des parois, les températures à respecter, la situation géographique....

· La réglementation

II Eléments à prendre en compte

Les déperditions n'existent que s'il y a une différence de température. Le premier élément

important est de connaître la température dans chaque pièce chauffée et la température

extérieure. Ces températures figurent dans le CCTP ou à défaut dans la norme. Elles sont appelées :

· températures extérieures de base : température résultante sèche utilisée comme

référence. Elle dépend du type de local : 19°C pour les habitations.

· températures intérieures de base : la température la plus basse se produisant au moins 5

fois par an. On détermine sa valeur à l'aide de mesures effectuées sur 20 ou 30 ans. température dans le département donné au niveau de la mer et d'une correction liée à l'altitude. Le transfert thermique se fait par les parois opaque (murs, plancher, plafond) donnant sur l'extérieure et par les parois donnant sur un local de température plus basse (chauffé ou non).

L'air entrant dans les pièces est également une perte thermique (l'air entre à la température

extérieure et est extrait à la température intérieure).

Deux calculs à mener :

· les pertes par les parois de la pièce i: fT,i en W · les pertes par renouvellement d'air de la pièce i: fV,i en W

Le bilan de la pièce est :

f T,i = fT,i + fV,i en W Le processus de calcul est défini par le document

III Déperditions par les parois

III.1 Transmission surfaciques

III.1.a Parois opaques verticales

th

RU1= en W/m²°C

DEPERDITIONS THERMIQUES Thierry DUSART 3/6

avec åå+++=rerrRsesithl en m²°C/W Les différentes valeurs sont à prendre dans les règles Th-U, si elles ne sont pas définies dans le CCTP. · rsi et rse sont données dans le fascicule 1/5. · Les valeurs de l sont données dans le fascicule 2/5. · Les valeurs de r sont données dans le fascicule 4/5.

III.1.b Parois vitrées et portes

Les différents valeurs sont à chercher dans le fascicule 3/5. Les parois vitrées sont composées d'un vitrage et d'une menuiserie. · Ug : coefficient de transmission du vitrage qui dépend de la composition du double vitrage, du gaz de remplissage (air, argon ou Krypton)et de la qualité de l'émissivité du vitrage. · Uf : coefficient de transmission si la menuiserie est en PVC ou en alu · l: conductivité thermique du bois si la menuiserie est en bois.

On trouve alors dans les tableaux la valeur de

Uw : Coefficient de transmission

surfacique de la paroi vitrée.

On trouve également le

U W des portes courantes dans un tableau à la fin de ce fascicule.

III.1.c Parois opaques horizontales

Pour les planchers hauts (plafond) le calcul est le même que pour les parois verticale (attention aux valeurs de r si et rse). Pour les planchers bas, il faut se référer au fascicule 4/5.

En fonction de :

· De la composition du plancher (coefficient U calculé comme une parois normale) · Du type de plancher (terre plein ou vide sanitaire) · Du type de sol pour le terre plein (argile ou limon, sable ou gravier, roche homogène) · De la présence ou non d'isolant périphérique

· De l'isolant en sous face

· Du niveau du terrain naturel par rapport au plancher · D'un coefficient caractéristique de la géométrie du plancher : PA

B*2'= (A : surface

de la pièce et P le périmètre) unité : le mètre On trouve, dans des tableaux, la valeur du coefficient de transmission surfacique du plancher Ue ou on peut faire le calcul complet (fastidieux).

III.2 Ponts thermiques

La géométrie de la pièce ainsi que des ruptures de continuité de l'isolant génère des

pertes supplémentaires : les ponts thermiques y (W/m°C). Il y a rupture possible de la continuité de l'isolation dans les cas suivants :

· Angles entrants ou sortant

· Liaisons porteurs verticaux avec porteur horizontaux

· Liaison menuiserie avec les murs

On détermine la valeur des ponts thermiques dans le fascicule 5/5. La perte par un pont thermique dépend de la longueur de la liaison.

DEPERDITIONS THERMIQUES Thierry DUSART 4/6

Pour déterminer le pont thermique, il faut connaître parfaitement la technologie de la liaison. Le fascicule est structuré de la façon suivante : · Table des matières : chapitre III renvoie aux familles de liaisons. · Chaque première page de chaque famille donne la liste des liaisons disponibles dans la famille et renvoie à la liste des technologies de liaison

· La première page est en fait une table des matière et renvoie à la page correspondant au

calcul du pont thermique.

III.3 Transmission par les parois opaques

III.3.a Déperditions par transmission

H T,i = HT,ie + HT,iue + HT,ig + HT,ij en W/°C Avec :

· HT,ie : coefficient de déperdition par transmission de l'intérieur vers l'extérieur. HT,ie =

SAk*Uk*ek + Sll*yl*el : Ak est la surface en m² et Uk le coefficient transmission thermique en W/m²°C de la parois k donnant sur l'extérieure, et ll la longueur en m et yl le pont thermique en W/m°C de la liaison l. Les coefficients ek et el sont égaux à 1. · HT,iue : coefficient de déperdition par transmission de l'intérieur vers un local non chauffé. HT,iue = SAk*Uk*bu + Sll*yl*bu : Ak est la surface en m² et Uk le coefficient transmission thermique en W/m²°C de la parois k donnant sur le local non chauffé, et ll la longueur en m et yl le pont thermique en W/m°C de la liaison l. Le coefficient bu est un coefficient de réduction de température donné souvent dans des tableaux (voir plus loin). · HT,ig : coefficient de déperdition par transmission par le sol.

· HT,ig = fg1*fg2*(SAk*Ue,k)*Gw en W/°C

· fg1 = 1.45 pour l'instant : prise en compte de la variation annuelle de la température extérieure. · Gw = 1 si la nappe phréatique est à plus de 1 sinon, Gw = 1.15 : prise en compte de la présence d'eau souterraine.

· eiemi

gfqqqq int,,int, 2 : prise en compte de la différence entre la température du local et température moyenne annuelle.

· HT,ij : coefficient de déperdition par transmission de l'intérieur vers un local chauffé à

une température différente. HT,iue = SAk*Uk*fij + Sll*yl*fij : Ak est la surface en m² et Uk le coefficient transmission thermique en W/m²°C de la parois k donnant sur le local non chauffé, et ll la longueur en m et yl le pont thermique en W/m°C de la liaison l. Le coefficient fij est un coefficient de réduction de température donné par : eilci ijfqqqq int,int,

III.3.b Puissance échangée par les parois

F

T,i = HT,i * (qint,i - qe) en W

IV Déperditions par renouvellement d'air

Ces pertes proviennent des infiltrations d'air (perméabilité des parois), de l'entrée d'air neuf et de l'excédent d'air extrait (ventilation).

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()eiiViVHqq-=Fint,,,* (W) avec iViVqH,,*34.0= (W/°C) (q vi en m3/h)

IV.1 Relations générales

Si il n'y a pas de système de ventilation, qV,i = max(qV,inf,i ; qV,min,i) où qv,min,i = nmin*Vi (voir tableau)

Dans le cas contraire :

imechViViSUViViVqfqqqinf,,,,,,inf,,,*++= avec : · qV,inf,i : débit d'infiltration au travers des parois. · qV,Su,i : débit d'air introduit dans la pièce. · qV,mech,inf,i : débit d'air extrait excédentaire. · fv,i : facteur de réduction de température donné par la formule suivante : eiisui ijfqqqq int,,int,

IV.2 Infiltrations

iiiivenVqe****250inf,= (m 3/h) · Vi est le volume intérieur de la pièce (m3) · n50 est le taux de renouvellement d'air de la pièce (voir tableau) · ei est un facteur qui prend en compte l'exposition du bâtiment (voir tableau) · ei est un facteur qui prend en compte l'effet de l'altitude (voir tableau)

IV.3 Débit d'air introduit

Ce débit est fourni par le concepteur du système de ventilation, si celui-ci est connu. Sinon, on effectue le calcul de déperdition de renouvellement d'air comme pour une installation n'ayant pas de système de ventilation.

IV.4 Débit d'air extrait excédentaire

()0;max,inf,,SUVVextraitmechVqqq-= et inf,,inf,,,*mechV totali imechVqVVq=

Pour les bâtiments résidentiels,

q v,Su est souvent pris égal à 0. On majore le débit excédentaire.

V Calcul du coefficient bu

Le coefficient

b u est le facteur de réduction de température prenant en compte la différence de température entre le local non chauffé et la température extérieure. Il s'obtient en faisant le bilan thermique du local non chauffé. ()()eiinuiin ubqqqq

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Le régime est permanent donc : fiu = fue

f iu = Hiu*(qin,i - qu) [W] f ue = Hue*(qu - qe) [W] avec : · Hiu : coefficient de déperditions totales (parois et renouvellement d'air) en W/°C du local chauffé vers le local non chauffé. · Hue coefficient de déperditions totales (parois et renouvellement d'air) en W/°C du local non chauffé vers l'extérieur. H iu*(qin,i - qu) = Hue*(qu - qe) H iu*(qin,i - qu) = Hue*(qu +qin,i -qin,i - qe) (H iu +Hue)*(qin,i - qu) = Hue*(qin,i - qe) ()ueiinue uHHHb+= La réglementation donne des valeurs forfaitaires par défaut. VI Prise en compte de l'intermittence du chauffage La nuit, le chauffage fonctionne en mode réduit (abaissement de la température intérieure de consigne). Lors du retour en mode normal, le chauffage doit être surpuissant pour que la consigne soit atteinte dans un temps raisonnable. Cette surpuissance est appelée surpuissance de relance. Elle dépend de l'inertie du bâtiment, du temps de la période du ralenti (<8h pour le résidentiel et <48h pour le non résidentiel) et du temps de relance. Dans la plupart des cas on peut utiliser une méthode simplifiée pour calculer la relance (sauf si le bâtiment est à ossature légère, comme le bois). La surpuissance fRH se calcule avec la relation : fRH = Ai * fRH · Ai est la surface de plancher de la pièce (m²) · frh est un facteur correctif donné dans un tableau (W/m²). Local chauffé à qin,i Local non chauffé à qu Extérieur à q e fiu fuequotesdbs_dbs15.pdfusesText_21

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