Thermique et Architecture

Présentation au sujet: "Thermique et Architecture"— Transcription de la présentation:

1 Thermique et Architecture
Bac 2

2 Point de départ : la consommation d'énergie
La consommation actuelle est un phénomène "récent"...

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4 Constat : Eté…

5 Hiver…

6 C’est la durée de l’ensoleillement qui varie sur la journée.
hiver La température de la Terre est en équilibre permanent…

7 Les nuits étoilées sont particulièrement froides…
Pourquoi ?

8 Le jour … La nuit … Sans atmosphère, … Sans atmosphère, la T° moyenne
de la Terre serait de -130°C …

9 Le jour … La nuit … Avec l’atmosphère, …
Grâce à l’atmosphère, la T° moyenne de la Terre est de + 14°C …

10 Ajoutons dans l’atmosphère le CO2 produit…

11 Le jour … La nuit … Rien ne change, le rayonnement solaire n’est pas
arrêté par le CO2 … Le CO2 freine la perte de chaleur, la température de la Terre augmente …

12 <- Evolution du taux de CO2
Evolution mondiale de la T° ->

13 Et en Belgique ? Evolution Températures Uccle - Source IRM

14 <- Evolution future du taux de CO2 ?
... plusieurs scénarios... Evolution future de la T° ? ->

15 Lors de la période glaciaire, il y a à peine 20 000 ans,
la température moyenne de la Terre était seulement 4° inférieure à celle d'aujourd'hui !...

16 L’architecte est sans nul doute un acteur de l’environnement !

17 Chap. 1- Le confort thermique

18 1- Le confort thermique

19 1- Le confort thermique

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21 Lien entre T° des parois et isolation ?

22 Lien entre T° des parois et isolation ?

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25 Chap 2- Le climat 2.1 – Le soleil

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27 2- Le climat Le rayonnement solaire :

28 Le rayonnement solaire :

29 Rayonnement solaire été  640 kwh/m² soit 65 % Rayonnement solaire hiver  350 kwh/m² soit 35 % Rayonnement direct Rayonnement diffus Kwh/m² 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 J F M A S O N D % 2,02   4,04   7,07   10,10   14,14   15,15   13,13   12,12   3,03   2,02

30 Le rayonnement solaire selon l’orientation :

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34 2.2 – La température

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37 2.3 – L’humidité

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39 Quand il pleut, l’air est sec !

40 2.4 – Le vent

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47 Chap 3- Architecture Climatique

48 Chap 3- Architecture Climatique
3.1 – Capter

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50 Apports solaires utiles pendant la saison de chauffage d'un logement en fonction de la proximité du bâtiment vis-à-vis. Base 100% pour un bâtiment sur 2 niveaux sans vis-à-vis

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52 zone tampon sud avec véranda (4), zone chambres (5).
Logement collectif avec plusieurs zones thermiques (zones tampon au nord (1), zone centrale avec cuisine (2) et séjour (3), zone tampon sud avec véranda (4), zone chambres (5).

53 Coupe d'un logement favorisant une bonne pénétration solaire

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55 ?

56 Chap 3- Architecture Climatique
3.2 – Stocker

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58 Matériaux et peintures RS a
Aluminium brillant Aluminium oxydé Acier galvanisé neuf Bétons Brique rouge enduit de chaux neuf peinture à l'huile blanche gris clair gris fondé vert clair vert foncé noir ordinaire 0,05 0,15 0,65 0,80 à 0,90 0,55 0,12 0,20 0,40 0,70 0,85

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62 Matériaux à changement de phase ?

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67 Caractéristiques thermiques des isolants considérés. Isolant λ [W/m.K]
Densité [kg/m³] Chaleur spécifique [J/kg.K] Laine bois (WW) 0,039 55 2000 Laine minérale (MW) 0,035 25 1030

68 Simulation de la température à l'intérieur d'une chambre sous toiture, isolée avec 18 cm d'isolant.

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71 Matériaux et peintures RS a RIR e
Aluminium brillant Aluminium oxydé Acier galvanisé neuf Bétons Brique rouge enduit de chaux neuf peinture à l'huile blanche gris clair gris fondé vert clair vert foncé noir ordinaire 0,05 0,15 0,65 0,80 à 0,90 0,55 0,12 0,20 0,40 0,70 0,85 0,90 0,93

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74 Chap 3- Architecture Climatique
3.3 – Distribuer

75 1° 3° 4° 2°

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77 Chap 3- Architecture Climatique
3.4 – Conserver

78 4.1 – Isoler

79 1° - Assurer l’étanchéité des parois

80 2° - Préchauffer l’air neuf avec l’air extrait

81 4.2 – Récupérer la chaleur de l’air de ventilation (+ puits canadien ?)

82 4.3 – Zoner les locaux (encore d’actualité ?)

83 Température d’équilibre du grenier ?

84 4.4 – Favoriser la compacité (?)

85 100 83 133 53

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88 Chap 3- Architecture Climatique
3.5 – Protéger

89 Avant Après garder la structure de la pyramide (peu de modification de poids) et une ouverture en partie supérieure, remplacer une partie du vitrage par un isolant recouvert à l'intérieur d'un multiplex et à l'extérieur d'un recouvrement de zinc, remplacer les vitrages restant par des vitrages isolants et filtrant solaire (vitrage sky-lite), des screens doivent encore être placés à l'extérieur sur chacune des faces. Les résultats semblent concluants : peu de perte de luminosité (à vérifier en période hivernale) surchauffe inexistante. Cette solution aura coûté Euros…

90 Protection fixe ou architecturale
Site :

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95 Cas particulier : les light-shelves

96 Les vitrages clairs ? Sélectifs ? Absorbants ? Ou réfléchissants ?

97 Protection mobile

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102 FS : Facteur Solaire Protections extérieures : . volet en bois 5% . store de toile légèrement transparent 12% . store vénitiens à lames minces 28% Protections intérieures : . stores vénitiens à lames minces 59% . rideaux … 65 %

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104 Si automatisation, toutes les logiques de régulation sont possibles pour décider
de l'ouverture ou non d'un store.

105 La végétation extérieure

106 Chap 3- Architecture Climatique
3.6 – Dissiper

107 L’effet du vent ?

108 Idéalement, le rapport optimal entre la hauteur des bâtiments H et la largeur des rues W ne devrait pas dépasser le ratio : H/W = 0,65.

109 L’effet du tirage thermique

110 Application à un immeuble de logements :

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112 Applications 1 - La véranda ?

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119 Applications 2- Bâtiment Pleiade à LLN

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121 Bâtiment Pleiade à LLN

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129 Applications 3 - L’atrium

130 D’abord un lieu de convivialité !
Ensuite un outil de climatisation passive… Mais un gouffre énergétique s’il est conditionné !

131 En tout cas un comportement thermique complexe…

132 ?

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134 Objectif thermique ? Objectif puits de lumière ?

135 Forme et orientation

136 Gestion de la ventilation en hiver et de la surchauffe en été

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139 Postdammerplatz à Berlin

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141 Chauffage ?

142 Refroidissement ? Bouches à déplacement

143    Fonctionnement d'une bouche à déplacement: l'air frais "coule" sur le sol et refroidit les sources de chaleur localement.

144 Applications 4-Maisons passives 1° Heusden

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152 Consommation : 300 m³ de gaz/an (<> 3000 classique) 1000 kWh d'électricité/an (<> 3500) - 600 kWh des panneaux PV = 400 kWh/an

153 Maisons passives 2° Drongen

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166 Maisons passives 3° Gand – centre

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