AMCO 1901 : exercices de thermique. Exercice : calcul du niveau d’isolation (K) cas d’un cube avec un mur mitoyen.

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1 AMCO 1901 : exercices de thermique

2 Exercice : calcul du niveau d’isolation (K) cas d’un cube avec un mur mitoyen

3 [W/mK],e[m] qt= U. (Tint- Text) [w/m2] U = 1/RT [W/K] Rsi, Rse, Ra, Rvitrages RT =  R [K/W] Ht =  aj Uj Aj +  Ψi li [W/K]  Aj. niveau d'isolation thermique K Matériaux Parois Bâtiment Réglementation

4 Matériaux NBN B 62-002 (1987) (extrait) Caractéristiques : – : conductivité thermique [W/mK] –e : épaisseur [m] –R : résistance thermique R = e / [m 2 K / W] [W/mK]

5 Matériaux R = e / [m 2 K / W]

6 Matériaux Caractéristiques : – : conductivité thermique [W/mK] –e : épaisseur [m] –R : résistance thermique R = e / [m 2 K / W] text t pe tpi t int EXT INT

7 R = e / [m 2 K / W] laine minérale = 0.040 W/m.K Béton armé = 2.2 W/m.K Prenons 5 cm de laine minérale : R(lm) = 0.05/0.04 = 1.25 [m 2 K / W] Pour obtenir une même résistance thermique, l’épaisseur de béton armé est de : e(ba) = R * (ba) = 1.25 * 2.2 = 2.75 [m] La performance thermique de la LM est 55 fois supérieure à celle du BA ! Matériaux

8 Parois composée d’un matériaux Flux superficiel int. : q = ( hci + hri ). ( tint - tpi ) = hi. ( ti nt- tpi ) Flux transmis dans paroi : q = / e. ( tpi - tpe ) Flux superficiel ext. : q = ( hce + hre ). ( text - tpe ) = he. ( text - tpe ) Flux traversant la paroi : qt = tint - text 1/hi + e/ + 1/he text t pe tpi t int EXT INT

9 Parois composée d’un matériaux On pose : –Rsi = 1/hi –Rse = 1/he –U = 1/  R = 1/RT où : –U est la déperdition thermique de la paroi [W/m 2 K] –Rt est la résistance thermique de la paroi [m 2 K/W] qt = tint - text Rsi + Rm + Rse = tint - text Rt qt = U. (tint - text) [w/m2] text t pe tpi t int EXT INT

10 Parois composée d’un matériaux Coefficients de résistances thermiques d’échange par rayonnement et convection de la surface de mur avec les ambiances extérieures ou intérieures : Rsi et Rse Cas particuliers : - paroi en contact avec le sol : Rse = 0 - paroi jouxtant un espace non chauffé à l’abris du gel (caves, garage, etc…) : Rse = Rsi

11 Parois composée de plusieurs matériaux q = U. (t int – t ext) [W/m 2 ] U = 1/Rt [W/m 2 K] Rt = Rsi+  ei/ i+  Ra+ Rse[m 2 K/W] Où Ra : –est la résistance thermique d'une couche d'air (cf NBN 62-002 pg 25) –est fonction : de l'épaisseur de la couche de la direction et du sens du flux de l'émissivité des parois (e1, 1) (e2, 2) Ra (e3, 3) (e1, 1) Ra (e2, 2) e3, 3)

12 S = somme des superficies de tous les orifices de ventilation entre la lame d’air et l’air ambiant Ra /2 Ra =0 Rse = Rsi Ra fonction de l’épaisseur et de l’inclinaison de la lame d’air non ventiléemoyennement ventiléetrès ventilée < _ S 5 cm 2 Par mc de façade < _ S < 5 cm 2 Par mc de façade 15 cm 2 Par mc de façade <S15 cm 2 Par mc de façade Couche d’air : Ra

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14 Parois exemple de mur intérieur : (A) CoucheMatériauxValeur λ (W/mK) 1Plâtre0.52 2(A)Carreaux de terre cuite0.81 3Plâtre0.52

15 Coefficients de résistances thermiques d’échange par rayonnement et convection de la surface de mur avec les ambiances extérieures ou intérieures : Rsi et Rse Cas particuliers : - paroi en contact avec le sol : Re = 0 - paroi jouxtant un espace non chauffé à l’abris du gel (caves, garage, etc…) : Re = Ri

16 Matériaux R = e / [m 2 K / W]

17 Parois exemple de mur intérieur : (A) CoucheMatériauxValeur λ (W/mK) 1Plâtre0.52 2(A)Carreaux de terre cuite0.81 3Plâtre0.52

18 Parois exemple de mur intérieur : (B) CoucheMatériauxValeur λ (W/mK) 1Plâtre0.52 2(B) Bloc creux béton légerR=0.3 K/W 3Plâtre0.52

19 Matériaux R = e / [m 2 K / W]

20 Parois exemple de mur intérieur (B)

21 Parois exemple de mur intérieur : CoucheMatériauxValeur λ (W/mK) 1Plâtre0.52 2(C) Béton lourd armé (D) Bloc creux béton lourd 3Plâtre0.52

22 Parois exemple de mur intérieur : (C) CoucheMatériauxValeur λ (W/mK) 1Plâtre0.52 2(C) Béton lourd armé (D) Bloc creux béton lourd 1.7 R=0.11 K/W 3Plâtre0.52 (D)

23 Parois exemple de mur creux (A) CoucheMatériauxValeur λ (W/mK) 1Plâtre0.52 2Bloc creux béton léger0.3 3(A)Couche d’air non ventilée (B) polystyrène expansé 4Brique de parement (B) Note : l’étanchéité est négligeable

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25 Coefficients de résistances thermiques d’échange par rayonnement et convection de la surface de mur avec les ambiances extérieures ou intérieures : Rsi et Rse Cas particuliers : - paroi en contact avec le sol : Re = 0 - paroi jouxtant un espace non chauffé à l’abris du gel (caves, garage, etc…) : Re = Ri

26 Couche d’air : Ra Note : si la couche était peu ventilée on devrait diviser ce résultat par deux

27 Parois exemple de mur creux (A) CoucheMatériauxValeur λ (W/mK) 1Plâtre0.52 2Bloc creux béton légerR=0.3 m/K 3(A)Couche d’air non ventilée (B) polystyrène expansé R=0.18 m/K 0.04 4Brique de parement1.1 (B)

28 Parois exemple de plancher sur sol Parois en contact avec le sol : Re = 0 CoucheMatériauxValeur λ (W/mK) 1Carreaux terre cuite0.81 2Mortier de pose0.93 3chape0.37 4Dalle de béton1.1 5étanchéité- 6Terre plein-

29 Bardages, Toitures ventilées : Re = Ri Parois exemple de toit incliné CoucheMatériauxValeur λ (W/mK) 1Tuiles- 2lattage- 3 - 4Panneau sandwich (aglo +PSE+aglo)0.14 / 0.035 /0.14 Note : les parois composites & l’étanchéité

30 Parois spécifiques fenêtre

31 ≤ > si

32 Parois spécifiques fenêtre

33 ≤ Exemple : Châssis en sapin double vitrage peu émissif/gaz argon intercalaire isolant

34 Bâtiment Coefficient moyen de transmission thermique moyen : Kmoy Kmoy =  aj Uj Aj +  Ψi li [W/K]  Aj. Où : –Uj : Coefficient de transmission thermique de la paroi j [W/m2K] –Aj : Surface de déperdition de la paroi j [m2] –  Ψ li : déperditions thermiques dues aux ponts thermiques [W/m2K] –  Aj : Surface de déperdition du bâtiment [m2] – aj : Coefficients qui tiennent compte des effets de certaines conditions de bord

35 Bâtiment ai : Coefficients qui tiennent compte des effets de certaines conditions de bord Pour simplifier les calculs, on prendra ici : Conditionsai Paroi verticale en contact avec le sol (mur d'un local chauffé, enterré) 2/3 Paroi horizontale en contact avec le sol (sol d'un local chauffé, enterré) 1/3 Paroi jouxtant un local non chauffé (garage, remise, cave) 2/3 Paroi en contact avec l'extérieur (cas général) 1

36 Bâtiment Niveau d'isolation thermique globale du bâtiment : K Le calcul dépend de la compacité volumique du bâtiment (C=V/AT) : En effet, le législateur a voulu privilégier les grandes compacités. Si V/AT  1 K = Ht * 100 Si 1  V/AT  4 K = Ht * 300 / (V/AT + 2) Si V/AT  4 K = Ht * 50 Pour les logements K max = 45

37 Kmoy

38 Réglementation

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40 Évolution des exigences…..1

41 Évolution des exigences…..2

42 Évolution des exigences…..3

43 Réglementation Bâtiments neufs* ParoisEnveloppe Performance globale Climat intérieur VentilationSurchauffe Résidentiels Umax (Annexe III) K45 E100 E ep /A ch ≤ 170 kWh/m² NBN D50-001 (Annexe V) Indice de surchauffe Bureaux et écoles E≤100 Débits à assurer par dispositifs de ventilation (Annexe VI) Dispositions pour limiter le risque Commerces, … Méthode de calcul à déterminer - IndustriesK55-- Pour les bâtiments neufs, trois niveaux d’exigences s’appliqueront à partir du 1 septembre 2009, en Wallonie : Umax : coefficient de transmission thermique maximal pour chaque paroi déperditive [W/m²°K] Niveau K : niveau global d’isolation. Niveau E : niveau de consommation en énergie primaire du bâtiment.

44 Réglementation Coefficients U maximum pour les parois Paroi U max [W/m 2 K] depuis 1996 U max [W/m 2 K] au 1/09/08 U max [W/m 2 K] au 1/09/09 Murs - extérieurs 0,60,50,4 - en contact ave le sol, un vide san. ou une cave0,9 Rmin=1 Toitures extérieures et plafonds0,40,3 Planchers - extérieurs 0,6 - sur vides sanitaires 0,6 Umax = 0.4 ou Rmin = 1.0 - sur terre-plein1,20,9Umax = 0.4 ou Rmin = 1.0 - sur un local non chauffé à l’abri du gel (caves)0,9 Umax = 0.4 ou Rmin = 1.0 Portes et portes de garage (cadre inclus)3,52,9 Parois « mitoyennes »111 Briques de verre3,5 Fenêtres et portes-fenêtres - la seule partie vitrée-1,6 - au total : châssis + vitrage3,52,5

45 Réglementation Rénovation AVEC changement d’affectation ParoisEnveloppe Climat intérieur Ventilation Résidentiels Umax des nouvelles parois et des parois reconstruites (Annexe III) K65 NBN D50-001 (Annexe V) Bureaux et écoles Débits à assurer par dispositifs de ventilation, avec installation complète (Annexe VI) Commerces, … Rénovation SANS changement d’affectation Parois Climat intérieur Ventilation Résidentiels Umax des nouvelles parois et des parois reconstruites (Annexe III) Dispositifs d’amenée d’air (OAR) si changement des châssis Bureaux et écoles Commerces, …

46 Les valeurs Umax ne garantissent pas un niveau d’isolation K suffisant !

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48 Nouvelles réglementation basée sur une directive européenne La méthode de calcul (Performance Énergétique de Bâtiment) déterminera les besoins en énergie primaire du bâtiment : –les caractéristiques thermiques de l’enveloppe –l’étanchéité à l’air du bâtiment –la ventilation –l’orientation du bâtiment et le climat extérieur –les équipements de chauffage et d’ECS –les installations de climatisation –les installations d’éclairage (si bâtiment non résidentiel) –la qualité du climat intérieur (t°, polluants…)

49 Nouvelles réglementation basée sur une directive européenne Une certification de la performance thermique des bâtiments sera demandée : –aux moments-clés de la vie du bâtiment lors de sa construction : communiqué au propriétaire lors de sa vente : propriétaire ➙ acheteur lors de sa location : propriétaire ➙ locataire –validité maximale du certificat = 10 ans –bâtiments publics : certificat affiché

50 Nouvelles réglementation basée sur une directive européenne En pratique : proposition PEB lors de l’introduction du permis d’urbanisme annexe PEB à la déclaration de commencement des actes et travaux, constitution d ’un dossier technique PEB disponible sur chantier déclaration de PEB au plus tard 6 mois après la réception provisoire Contrôles sanctions –amendes administratives –possibilité de réaliser des travaux de mise en conformité