TRAVAUX PERSONNELS ENCADRES Lycée Blaise Pascal CHATEAUROUX TRAVAUX PERSONNELS ENCADRES ENERGIE ET ENVIRONNEMENT 1S SI : Rotdaro THANG Deelan VERCRUYSSE

Comment rendre une maison électriquement autonome ? Sujet Comment rendre une maison électriquement autonome ?

Objectifs du TPE Sélectionner l’équipement, et les gestes nécessaires pour éviter le maximum de pertes de chaleur. Calculer les déperditions de 3 maisons différentes au niveau de l’isolation (1970, RT2000, BBC). Rendre une maison électriquement autonome en déterminant la surface nécessaire de panneaux solaires.

Isolation L'isolation thermique c’est l'ensemble des techniques mises en œuvre pour limiter les transferts d’énergie. L'isolation d'un bâtiment permet donc de réduire les besoins de chauffage et de climatisation.

Notion de déperdition Déperditions par renouvellement d’air Déperditions surfaciques par les parois vers un local non chauffé Déperditions par les portes et les fenêtres Déperditions surfaciques par les parois vers l’extérieur Déperditions linéiques par les jointures Déperditions surfaciques par le sol

Formules utiles Parmi les différents documents que l’on nous a confié nous avons trouvé plusieurs formules permettant d’obtenir : La résistance thermique R d’un matériaux, Le flux de chaleur U qui traverse un mur, Les déperditions thermiques D d’une maison.

Résistance thermique  

Conductivité thermique des matériaux Marbre 3.5 Enduit de mortier 1.15 Enduit de plâtre 0.3 Plastique 0.25 Béton cellulaire 0.23 Laine de verre 0.043 Polystyrène 0.042 Plus la valeur de λ est faible plus le matériau est isolant.

Flux de chaleur  

Calcul des déperditions surfaciques Les déperditions surfaciques représentent l’énergie perdue qui se dissipe par les murs. Dsurfacique= U x A x ∆ T Dsurfacique en W U : flux de chaleur en W.m-² A : surface (aire) en m² ∆T = [T°intérieure - T°extérieure]

1er Cas Maison des années 1975 A cette époque les murs d’une maison sont mal isolés voir non isolés.

Les déperditions sont de 86W. Mur de 1 m² non isolé   Considérons une température intérieur de 20°C et extérieur de -10°C : Dsurfacique= U x A x [ Tintérieur – Textérieur ] Dsurfacique= 2,88 x 1 X [20 – (-10)] Dsurfacique= 86 W Les déperditions sont de 86W. U U U 2.88 W.m-2

2ème cas : Maison RT 2000 Qu’est ce que la RT 2000 ? RT 2000 signifie Réglementation Thermique 2000. Cette réglementation vise à réduire la consommation au stade de 80 kWhep.m-².an-1

Les déperditions sont de 8W. Mur de 1 m² isolé   Considérons une température intérieur de 20°C et extérieur de -10°C : Dsurfacique= U x A x [ Tintérieur – Textérieur ] Dsurfacique= 0,26 x 1 X [20 – (-10)] Dsurfacique= 8 W Les déperditions sont de 8W. U U U 0.26 W.m-2

3ème cas : Maison BBC RT 2012 La réglementation thermique 2012 vise à avoir une consommation d'énergie inférieure à 50 kWhep.m-².an-1

Les déperditions sont de 5,1 W . Mur de 1 m² sur-isolé Considérons une température intérieur de 20°C et extérieur de -10°C : Dsurfacique= U x A x [ Tintérieur – Textérieur ] Dsurfacique= 0,17 x 1 X [20 – (-10)] Dsurfacique= 5,1 W Les déperditions sont de 5,1 W .   U U U 0.17 W.m-2

Récapitulatif des déperditions et des Flux de chaleur Maison Année 1975 RT 2000 RT 2012 BBC U en W.m-2 2.88 0.26 0.17 D en W 86 8 5.1

Bilans thermiques DIALOGIE des différentes maisons types Maison avant 1975 Maison RT 1988 RT 2000 RT 2005 BBC Consommation électrique en kWh Chauffage 11 613 5 253 2 648 2 039 493 Eau chaude 3 097 Total kWh.an-1 14 710 8 350 5 745 5 136 3 590 Total en kWh.m-2.an-1 147,10 83,50 57,45 51,36 35,90 Total à payer en € 1 260 570 287 221 53 257 Total (hors abonnement) en €.an-1 1 517 827 544 478 310

L’aération Ventilation Mécanique Contrôlé Double flux Une VMC double flux est l’un des éléments essentiel si on veut minimiser les pertes d’énergie. Ce système d’aération capte les calories de l’air «à renouveler» et les transmet a l’air «neuf». Fonctionne en été comme en hiver

Fonctionne en été comme en hiver L’aération Puits canadien Le puits canadien est à associer avec une VMC double flux afin optimiser son efficacité. Ce système d’aération utilise la géothermie pour refroidir ou réchauffer l’air. Fonctionne en été comme en hiver

Etiquette énergétique des maisons Maison BBC ( 35,90 ) Maison RT 2000 ( 57,45 ) Maison RT 2005 ( 51,86 ) Maison RT 1988 ( 83,50 ) Maison avant 1975 (147,10 ) < 50 51 à 90 91 à 150 151 à 230 230 à 330 331 à 450 > 450 kWh.m-2.an-1 Classement des maisons selon l’étiquette, sachant que la consommation due à l’éclairage et aux appareils électriques n’est pas prise en compte.

Surface nécessaire en panneaux solaires photovoltaïques des maisons 1 m² ≈ 100 kWh par an ( avec des panneaux photovoltaïques correctement orientés). 1Kwc = 1000 kWh et 1kWc = 4000€. Maison avant 1975 Maison RT 1988 Maison RT 2000 Maison RT 2005 BBC Consommation en kWh.an-1 14 710 8 350 5 745 5 136 3 590 Surface de panneaux photovoltaïques en m² 147.1 83.5 57.45 51.36 35.90 kWc nécessaire 14,7 8,85 5,745 5,136 3,590 Cout en € 58 800 35 400 22 980 20 544 14 360

Réduction des gaz a effets de serre Selon l’ADEME (Agence De l‘Environnement et de la Maîtrise de l‘Energie) , 1 kWh d’électricité produit environ 100g de CO2. Maison avant 1975 Maison RT 1988 Maison RT 2000 Maison RT 2005 BBC Consommation en kWh.an-1 14 710 8 350 5 745 5 136 3 590 CO2 produit en kg 1471 835 574,5 513,6 FAIBLE* * La maison à la norme BBC a un taux de rejet de CO2 faible puisqu’elle produit en partie son électricité.

Démarche Négawatt Tendance Supprimer le gaspillage Sobriété Tendance Réduire la consommation Efficacité NégaWatt Réduire le besoin Renouvelables La démarche NégaWatt a pour but final de réduire le gaspillage de l'énergie et optimiser son utilisation.

Conclusion Chaque maison peut être électriquement autonome, mais à certaines conditions: Être isolé au mieux pour éviter le maximum de pertes Être équipé d’installation de production d’énergie ou d’optimisation de l’énergie Installer des VMC double flux essentiels dans une maison dites BBC Choisir un chauffage central Appliquer la démarche Négawatt