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JMP Thermique Bâtiment1 THERMIQUE BÂTIMENT BILAN THERMIQUE DHIVER.

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1 JMP Thermique Bâtiment1 THERMIQUE BÂTIMENT BILAN THERMIQUE DHIVER

2 JMP Thermique Bâtiment2 1. Généralités : But du bilan : déterminer la puissance des émetteurs de chauffage à installer dans chaque local Calculer la température minimale dans les locaux non chauffés (pbs liés au gel,...) effectuer les calculs réglementaires de thermique dhiver

3 JMP Thermique Bâtiment3 Conditions de calcul : On se place dans les conditions les plus défavorables : ensoleillement nul pas d'apports internes gratuits on considère alors la température extérieure constante Les calculs seffectuent donc en régime permanent.

4 JMP Thermique Bâtiment4 p : flux de chaleur échangé par transmission Q : débit de renouvellement dair pénétrant dans le local r : flux de chaleur échangé par renouvellement dair P : Puissance de chauffage Bilan thermique : P = p + r Ti = cste> Te (hiver) Ti P Q r P P Te = cste

5 JMP Thermique Bâtiment5 On appelle déperdition de chaleur le flux « perdu » par le local compté >0 P = déperditions On appelle déperditions de base les déperditions calculées de manière réglementaire à laide de 2 D.T.U. : D.T.U. Règles Th-D : calcul des déperditions de base D.T.U. Règles Th-bât

6 JMP Thermique Bâtiment6 2. Calcul des déperditions : 2 types de déperditions par transmission :DEP par renouvellement dair :DER

7 JMP Thermique Bâtiment7 2.1 Calcul des déperditions DEP: 2 cas : Cas 1 : en partie courante Cas 2 : au niveau de la liaison entre parois Planchers intermédiaires Ti avec Ti>TE Te Cas 1 : partie courante Cas 2 : Liaison de deux parois

8 JMP Thermique Bâtiment8 Cas 1 : Les isothermes sont planes : (c. f. cours de transfert) : R th2 R se R th1 R si T1T1 T re T ri R se : résistance thermique superficielle extérieure R si : résistance thermique superficielle intérieure R th1 : résistance thermique du matériau R th2 : résistance thermique du matériau T re : température résultante extérieure T ri : température résultante intérieure

9 JMP Thermique Bâtiment9 Cas 1 : Il vient : U : coefficient de transmission thermique surfacique de la paroi [W/m 2.°C] ou : avec :

10 JMP Thermique Bâtiment10 Cas 2 : Les isothermes sont ne sont plus planes :

11 JMP Thermique Bâtiment11 DEP : On considère lensemble est équivalent à : A : surface intérieure de la paroi U : coefficient de transmission thermique surfacique de la paroi l i : longueur de la liaison i : coefficient de transmission thermique linéique de la liaison Te Ti A A l1l1 1 2 l2l2 U DEP

12 JMP Thermique Bâtiment12 DEP : DP : déperditions pour 1 °C décart entre Ti et Te : coefficient de transmission thermique tridimensionnel de la liaison Te Ti A A l1l1 1 2 l2l2 U DEP

13 JMP Thermique Bâtiment13 DEP : U g : coefficient de transmission thermique surfacique global de la paroi seul élément de comparaison pour juger de lefficacité d une paroi vis à vis de la thermique dhiver

14 JMP Thermique Bâtiment14 Valeurs de Te : Température extérieure de base : Cest la température moyenne journalière qui nest pas dépassée en moyenne plus de 5 fois par an sur une période de 50 ans.

15 JMP Thermique Bâtiment15 Valeurs de Te : ëTe à laltitude 0 m ëpuis correction en fonction de laltitude

16 JMP Thermique Bâtiment16 Valeurs de Ti :

17 JMP Thermique Bâtiment17 Calcul de U des parois courantes : Parois avec lames dair exclues 1/hi : résistance thermique superficielle intérieure 1/he : résistance thermique superficielle extérieure Ru : résistance thermique utile du matériau u : conductivité thermique utile du matériau dans le cas de matériaux homogènes e : épaisseur du matériau

18 JMP Thermique Bâtiment18 Calcul de U w des parois vitrées : A g : plus petite des aires visibles du vitrage A f : aire de la menuiserie l g : périmètre du vitrage U g : coefficient surfacique en partie centrale du vitrage U f : coefficient surfacique moyen de la menuiserie i : coefficient linéique de la liaison vitrage - profilé

19 JMP Thermique Bâtiment19 U w des parois vitrées : exemples de valeurs Ug : clair : Ug = 2.8 [W/m 2.°C] faiblement émissif : Ug = 1.8 [W/m 2.°C] faiblement émissif haute performance: Ug = 1.6 [W/m 2.°C] Uf : menuiserie métallique sans coupure thermique : de 7 à 8 [W/m 2.°C] menuiserie métallique avec coupure thermique : de 3 à 5 [W/m 2.°C] menuiserie bois : de 1.8 à 2.8 [W/m 2.°C] menuiserie PVC : de 1.5 à 2.5 [W/m 2.°C]

20 JMP Thermique Bâtiment20 U w des parois vitrées : exemples de valeurs Uw : double vitrage fenêtre bois : Uw de 1.8 à 2.9[W/m 2.°C] fenêtre métallique avec coupure thermique : de 2.2 à 3.8 [W/m 2.°C] fenêtre PVC : de 1.7 à 2.4 [W/m 2.°C]

21 JMP Thermique Bâtiment21 Ponts thermiques : valeurs des 5 familles de liaisons courantes : avec plancher bas avec plancher intermédiaire avec plancher haut entre parois verticales entre menuiseries et parois opaques 3 modes disolation : intérieure extérieure répartie

22 JMP Thermique Bâtiment22 Ponts thermiques : exemple de valeurs de : Cas dune liaison plancher intermédiaire/mur béton Isolation intérieure

23 JMP Thermique Bâtiment23 Parois en contact avec des locaux non chauffés : Tnc ? DEP = Ugi Ai (Ti - Tnc) Ti Tnc Te Qe Ugi, Ai Uge, Ae DEP

24 JMP Thermique Bâtiment24 Parois en contact avec des locaux non chauffés : Tnc : température déquilibre du local non chauffé t.q. en régime permanent, pour le local non chauffé : apports de chaleur = déperditions ou : échanges de chaleur = 0

25 JMP Thermique Bâtiment25 Parois en contact avec des locaux non chauffés : Soit : Ugi Ai (Ti - Tnc) + Uge Ae (Te - Tnc) + Cv Qe (Te - Tnc) = 0 Ti Tnc Te Qe Ugi, Ai Uge, Ae DEP avec : Cv : chaleur volumique de l air

26 JMP Thermique Bâtiment26 Parois en contact avec des locaux non chauffés : On obtiendra donc dans le cas d un nb n de locaux non chauffés contigus un système de n équations à n inconnues pb : Cv : dépend de la température. Si Qe en m3/h et ramené à 20°C alors : Cv = 0.34 [W.h/m3.°C] Qv : difficile à estimer

27 JMP Thermique Bâtiment27 Parois en contact avec des locaux non chauffés : Si un seul local non chauffé en contact avec des locaux chauffés à la même température soit : Ugi Ai (Ti - Tnc) = Uge Ae (Tnc - Te) + Cv Qe (Tnc - Te) ac (Ti - Tnc) = de (Tnc - Te) ac : apports pour 1°C décart entre Ti et Tnc de : déperditions pour 1°C d écart entre Tnc et Te

28 JMP Thermique Bâtiment28 Parois en contact avec des locaux non chauffés : On définit b t. q. : et : DEP = b.Ugi. Ai (Ti - Te) Calcul de b au lieu de Tnc valeurs forfaitaires de b et b :

29 JMP Thermique Bâtiment29 DEP : Cas général avec b = 1 pour une paroi extérieure et b<=1 pour une paroi en contact avec un local non chauffé

30 JMP Thermique Bâtiment RT 2000 : U bât et U bât-ref Calcul de U bât : U bât = ( U.b.A + b.L) / A U = coefficient de déperdition surfacique associé à la surface A de la paroi déperditive = coefficient de déperdition linéique associé à la longueur L de la liaison b = coefficient de réduction de température (b=1 si paroi extérieure et b<1 si paroi sur local non chauffé)

31 JMP Thermique Bâtiment31 H T H D + H S + H U U bât = = A A H D = transmissions vers lextérieur H S = transmissions vers le sol, vide-sanitaire, sous-sol… H U = transmissions vers lnc (autres que H S ) Règles TH-U Fascicule 1/5 :

32 JMP Thermique Bâtiment32 avec : H D = i A i U i + K l K K + j X j Déperditions surfaciquesDéperditions linéïques Déperditions ponctuelles H S = i A i U ei + j A j U ej b j A i : aire intérieure du sol donnant sur lextérieur A j : aire intérieure du sol donnant sur lnc U ei et U ej : coefficient transmission surfacique « équivalents » des parois i et j b j : coefficient réduction de température du lnc

33 JMP Thermique Bâtiment33 et : H u = l H iu x b l H iu : coefficient déperdition vers le lnc b l : coefficient de réduction de température

34 JMP Thermique Bâtiment34 Calcul de U bât-ref : ai Ai + aj L j U bât-réf = A ai (i de 1 à 7) et aj (j de 8 à 10) = fonction de la zone climatique Ce sont des sortes de coefficients U et de référence ou « de droit à déperdre » (cf. arrêté article 10)

35 JMP Thermique Bâtiment35 1,5 2,0 2,4 0,5 0,9 0 0,7 0,5 0,230,30 0,40 0,30 ai et aj pour les zones H1 et H2

36 JMP Thermique Bâtiment36 ai et aj pour la zone H3 1,5 2,35 2,6 0,5 0,9 0 0,7 0,5 0,30 0,47 0,43

37 JMP Thermique Bâtiment37 4 critères principaux sont à respecter lors de la mise en œuvre de lisolant : Critère 1 : Pas de condensation sur les surfaces intérieures et recherche dune bonne homogénéité de la température de surface intérieure afin déviter les phénomènes de thermophorèse (solutions : continuité de lisolant, traitement des ponts thermiques) 2.3. Mise en œuvre de lisolation :

38 JMP Thermique Bâtiment38 4 critères principaux sont à respecter lors de la mise en œuvre de lisolant : Critère 2 : Pas de condensation dans la masse des matériaux (solution : mise en place de pare- vapeur) Critère 3 : Stabilité dans le temps des matériaux disolation Critère 4 : Les matériaux « isolants thermiques » ne doivent pas créer de désordre pour ce qui est des autres fonctions de la paroi (esthétique, sécurité incendie,...)

39 JMP Thermique Bâtiment39 Rappels : Condensation superficielle : Pas de condensation superficielle si Tsi>Tri TiTri i = 100 %

40 JMP Thermique Bâtiment40 Résistance thermique anti-condensation superficielle : Tsi>=Tri Rmini t.q. Tsi = Tri em Rm ei i Te Ti i Tsi

41 JMP Thermique Bâtiment41 Autres mesures : Ventilation : apport dair neuf froid donc « sec » (contenant peu de vapeur deau en hiver) Dans les pièces à production intermittente de vapeur deau : mise en place de revêtements à fort volant hygrométrique (exemple : plâtre) en observant tout de même des temps de séchage convenables

42 JMP Thermique Bâtiment42 Cheminement capillaire de l eau : mise en place de barrières étanches à l eau Transfert de vapeur (loi de FICK) : Condensation dans la masse : e 1, 1, 1 Te i P vse P ve Ti i P vsi P vi v Loi de Fourier ëLoi de Fick

43 JMP Thermique Bâtiment43 Analogie transfert de chaleur-transfert de vapeur :

44 JMP Thermique Bâtiment44 Avec : et : Rth : résistance thermique Rv : résistance à la diffusion de vapeur : facteur de résistance à la diffusion de vapeur du matériau : rapport de la résistance à la diffusion de vapeur dun matériau donné par rapport à celle de lair

45 JMP Thermique Bâtiment Examen du risque de condensation dans la masse : e 1, Rth 1, Rv 1 e 2, Rth 2, Rv 2 Soit 1 paroi constituée de 2 couches de matériaux homogènes

46 JMP Thermique Bâtiment46 Paroi sans pare-vapeur

47 JMP Thermique Bâtiment47 Tracé de Pv = f(x)

48 JMP Thermique Bâtiment48 Tracé de Pv = f(x)

49 JMP Thermique Bâtiment49 Tracé de Pvs = f(x) Rappel : Pour tracer Pvs = f(x) il faut dabord tracer T=f(x) puis Pvs=f(T) Pvs est une fonction de la température si

50 JMP Thermique Bâtiment50 Tracé de Pvs = f(x)

51 JMP Thermique Bâtiment51 Tracé de Pvs = f(x)

52 JMP Thermique Bâtiment52 Examen du risque de condensation Risque de condensation

53 JMP Thermique Bâtiment53 Avec pare-vapeur sur la face chaude de lisolant :

54 JMP Thermique Bâtiment54 Examen du risque de condensation

55 JMP Thermique Bâtiment55 3. Calcul des déperditions DER: Formulation générale : DER = Cv. Qt (Tai - Ta) avec : Ta : température de lair entrant Tai : température de lair intérieur = Ti Qt : débit volumique total dair entrant Cv : chaleur volumique de lair entrant = O.34 si Qv en m 3 /h ramené à 20°C

56 JMP Thermique Bâtiment56 Calcul de Qt : avec : Qv : débit volumique spécifique dair entrant dû aux dispositifs de ventilation Qs : débit volumique dair entrant supplémentaire dû à leffet du vent, : coefficients majorateurs fonction du type de ventilation (naturelle, mécanique) Qt =. Qv +. Qs

57 JMP Thermique Bâtiment57 Cas des locaux dhabitation : Pour ce type de locaux le mode de détermination de Qt est donné dans le DTU Règles Th-D ainsi que dans le DTU Règles Th-G. La détermination de Qv se fait tout dabord pour lensemble du logement ainsi que celle des déperditions par renouvellement dair de tout le logement. Cette déperdition par renouvellement dair totale est ensuite répartie dans chaque pièce au prorata de la perméabilité à lair de la pièce vis à vis de la perméabilité totale du logement.


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