Fluides - Energies Domotique - btsfroidclimdouai.info · La conduction est la transmission d'énergie ou de chaleur par la matière même de la paroi (sa partie solide). On dit qu'une

B.T.S. F.E.D. Lycée Edmond LABBE

DOUAI

Fluides - Energies Domotique

Climatisation – Module 1

Bilans thermiques hiver et été

Semestres 1 et 2 : durée 60h

Cours préparé par F.LEFEBVRE Version 16

Fluide Energie Domotique

Enseignement Technique Professionnel : Climatisation module 1

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Module 1a

Bilans thermiques hiver



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Introduction

Calculer les déperditions d’un local,

c’est déterminer la quantité de chaleur à

amener dans ce local afin de respecter des

conditions intérieures constantes, quelles

que soient les variations des ambiances

intérieures ou extérieures.

Le mode de calcul des déperditions

thermiques d’un local est réglementé par

Le D.T.U. règle THK 77 modifié en

91 , 2000 puis 2005 et en 2012 en attendant

2020 auxEditions du C.S .T.B

Les déperditions de base d’un local comprennent :

Les déperditions par transmission de chaleur à travers les parois

Les déperditions par renouvellement d’air

1 Différents modes de transmission de chaleur :

La conduction

La conduction est la transmission d'énergie ou de

chaleur par la matière même de la paroi (sa partie

solide). On dit qu'une paroi conduit plus ou moins

bien la chaleur selon sa résistance thermique.

La convection

La

convection est l'échange entre un corps

gazeux et un autre corps, qu'il soit liquide,

solide ou gazeux.

Au niveau d'une paroi, c'est le mouvement

de l'air provoqué quand la température de

ce dernier est différente de celle de la

paroi. Le local chauffé cède de la chaleur à

la paroi par convection.



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Le rayonnement

Le rayonnement se manifeste quand des

corps chauds émettent des rayons porteurs

d'énergie qui sont absorbés par d'autres

corps et alors transformés en chaleur.

Au niveau d'une paroi, le rayonnement se

traduit par celui des émetteurs de chaleur

cédant leur chaleur à la paroi.

Pour arrêter la conduction,

il faut créer une barrière

isolante.

Pour contrer la convection,

il faut supprimer les

mouvements d'air qui

créent des courants d'air

chaud ou froid alors que

l'air statique a des

propriétés isolantes. Dans

une cavité, il faut

supprimer les mouvements

d'air en la remplissant par

des matériaux poreux

Pour lutter contre le

rayonnement, il faut le

limiter par des parois

faiblement émissives

(réfléchissantes) qui renverront l'énergie vers l'émission.



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2 Déperditions par les parois

Dans un logement chauffé, les calories sont naturellement attirées vers le froid et

tendent à s'échapper par les ouvertures ou au travers des parois : c'est la déperdition

d'énergie

Il existe de très nombreuses façons de construire et il est encore possible de nos jours

de faire construire en France métropolitaine des maisons en terre crue ou bien à

colombage et torchis

La formule de base de calcul des déperditions est la suivante

∑ (U*A) * (Ti – Te) sont les déperditions surfaciques de la paroi

∑( Ψ *L)] * (Ti – Te) représentent les déperditions linéiques de la paroi

2.1 Détermination de la température intérieure d’un local

La température intérieure d’un local sera fonction de l’utilisation du local :

local industriel ou on essaiera de respecter des

conditions intérieures même si elles sont difficilement

compatibles avec le métabolisme humain

Local recevant du public ou l’on s’efforcera de

respecter les souhaits d’un utilisateur éventuel ou d’un

cahier des charges (C C T P) ou d’une réglementation

existante.

D =[ ∑(U*A) + ∑(Ψ*L)] * (Ti – Te)



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2.2 Détermination de la température extérieure du local

la température extérieure d’un local sera fonction de deux paramètres :

la situation géographique du local qui

permet de déterminer la température

extérieure de base au niveau de la mer

d’un local

l’altitude du local étudié qui permet de

corriger cette température



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exemple

Déterminer la température extérieure de base d'un local situé à Mégève en Haute

Savoie à une altitude de 1350 m



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2.3 Déperditions surfaciques par les parois

D =∑ (U*A) * (Ti – Te) U est le coefficient de transmission thermique ou

surfacique de la paroi exprimé en W/ m2 °c

A est la surface intérieure de la paroi exprimée en m2

Ti est la température intérieure du local

Te est la température extérieure du local

D déperditions surfaciques de la paroi exprimées en

Watt

2.4 Mode de calcul du coefficient U

Ri=1/hi et Re= 1/he représentent les valeurs des résistances superficielles de la

paroi et sont données par le document

∑R représente la résistance totale des différents éléments composant la paroi

R1 est la résistance thermique du premier

composant de la paroi d’épaisseur e1 exprimée en

mètre et de coefficient de conductibilité

thermique λ1 exprimé en m°c/W

Rn est la résistance thermique du premier

composant de la paroi d’épaisseur en exprimée en

mètre et de coefficient de conductibilité

thermique λn exprimé en m°c/W

Les valeurs de λ des parois les plus courantes sont données par les documents doc 2 à

doc11

Les valeurs de R des parois les plus courantes sont données par les documents doc 12 à

doc29

Les valeurs de U des parois les plus courantes (portes et vitrages)sont données par les

documents doc30 à doc 38

1/U = Ri + Re + ∑R

∑R = R1+R2+…+Rn = e1/ λ1 +e2/ λ2+.....+en/ λn



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Exemple

Déterminer le coefficient de transmission thermique de la paroi verticale suivante

séparant une ambiance intérieure de l’extérieur.

Si les conditions intérieures sont de 20 °c et que le local est situé en Corrèze à une

altitude de 650 m, déterminer les déperditions surfaciques de cette paroi de dimensions

10m * 4 m

Exemple 2

2.5 Variation du coefficient de transmission thermique

Afin de tenir compte de l’inertie thermique du bâtiment, le coefficient de

transmission thermique théorique calculé en 1.4 sera corrigé en fonction de

L’orientation de la paroi

Le type d’exposition du bâtiment

o Exposition abritée : local situé en ville

o Exposition normale : local situé en périphérie de la ville

o Exposition dégagée : local situé à la campagne et soumis à l’influence des

intempéries

Cette correction se fera à l’aide des documents

1 2 3

I E 1 : Enduit de plâtre courant

d’épaisseur 1.5 cm

2 : Polystyrène expansé classe

3 d’épaisseur 6 cm

3 : Béton plein d’épaisseur 20

cm

10m

4m

Sur la façade définie

précédemment, on insère 3

vitrages doubles de dimensions

unitaires 1.5 m * 1.5 m avec des

menuiseries en bois.

Une porte d’entrée en bois

plein de dimensions 1.5m * 2.1m

permet l’accès à l’intérieur du

local :

Déterminer les déperditions

surfaciques de cette façades



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Tableau de déperditons thermiques Référence de l'étude Température extérieure :

Désign

ation

paro

ie

Orient

ation

paro

ie

Lon

gueur

Haut

eur

Sur

face

bru

te

Sur

face

nett

e

U t

h

U c

or

t

Depe

rditions

Vitrage

Porte ext

Mur ext

Vitr

porteext

Mur ext

Porte ext

Mur ext

Porte ext

Mur ext

Vitra

Mur ext

Skydome

Terrasse

plancher

Plancher

interieur

Plancher

interieur

Porte

Mur int

Porte

Mur int

Mur int

Total déperditions par transmission

Linéaire et infiltration

Bilan total des déperditions par transmission et infiltrations

Déperditions par renouvellement d'air

Total déperditions



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3 Etude de la chute de température dans une paroi

La chute de température au travers d’un composant d’une paroi est fonction de la

résistance thermique et du flux thermique qui traverse cette paroi.

Le flux thermique exprimé en W/m2 traversant une paroi sera donné par la

formule

Φ= U * (Ti – Te)

La chute de température dans un

composant de la paroi sera donné par la formule :

Δt= T1-T2= Φ * R

T1 et T2 sont les températures de chaque face

de l’élément constituant la paroi

R est la résistance thermique de l’élément dans

lequel on étudie la chute de température

U est le coefficient de transmission thermique

théorique de la paroi

Φ est le flux thermique qui traverse la paroi

Exemple



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4 Cas particuliers de coefficients U

4.1 Parois composées de lame d’air

introduction

L'air est un isolant apprécié : il présente 15 000 fois plus de résistance au passage

de la chaleur qu'un bon conducteur métallique comme l'argent, et 30 fois plus de

résistance qu'un isolant moyen comme le verre.

Les matériaux isolants sont souvent pour cette raison remplis de petites poches

d'air. À plus grande échelle, les parois en verre creux et les fenêtres à double vitrage

contiennent de grandes quantités d'air pour réduire les transferts de chaleur.

Toutefois si le volume d'air est trop grand, des phénomènes de convection peuvent

s'y produire, tout comme des fuites peuvent y introduire de la vapeur d'eau, faisant

perdre au matériau ses qualités isolantes

Le mode de calcul du coefficient de transmission thermique d’une paroi composée

d’une lame d’air dépendra de la valeur de la ventilation de cette lame d’air.

Cette ventilation est caractérisée :

Dans le cas d’une paroi verticale, par le rapport de la section totale des orifices de

ventilation S, exprimé en m2, à la longueur de la paroi L exprimée en mètre.

Dans le cas d’une paroi horizontale, par le rapport de la section totale des orifices de

ventilation S, exprimé en m2, à la surface de la paroi exprimée A en mètre carré.

Paroi très faiblement ventilée

S/L0.002 ou S/A 0.0003

Le calcul sera effectué en supposant une lame d’air non ventilée voir document :

1/U=1/hi +Ri +R +Re +1/he

Ri : Résistance thermique paroi intérieure

Re: Résistance thermique paroi externe

R : Résistance thermique lame d’air

Paroi faiblement ventilée

2*10 –3

S/L 5*10 -2 m2/m 3*10 –4 S/A 3*10 –3 m2/m

U=U1+ ( U2-U1 )



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U1: coefficient de transmission thermique calculé pour une paroi très faiblement

ventilée cf :a

U2 : fortement

ventilée cf :d

: coefficient dont les valeurs sont les suivantes

-Paroi horizontale : =0,4

-Paroi verticale :

Re/Ri S/L (m2/m)

0.002 0.02 0.02 0.05

0.1 0.1 0.25

0.1 0.6 0.2 0.45

0.6 1.2 0.3 0.60

Re :Résistance thermique de la paroi extérieure

Ri :Résistance thermique de la paroi intérieure

Paroi ventilée

S/L 5*10 –2 S/A 3*10 –3

Dans ce cas on effectue le calcul en considérant que la partie extérieure de la paroi est

supprimée,mais que l’ambiance extérieure est en air calme .

1/U =1/hi +Ri +1/hi’ 1/hi=1/hi’

Ecrans

Si la partie extérieure de la paroi est un écran ,placé à une certaine distance , l’espace d’air étant

totalement ouvert sur au moins deux cotés (cas d’un pare-soleil ) ,l’ambiance extérieure ne sera

plus considérée en air calme et on appliquera la formule

1/U =1/hi +Ri +1/he



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Exemple

Calcul de coefficient U d’une paroi composée d’une lame d’air

Soit un mur extérieur de hauteur 3 mètres et de longueur 2 mètres en exposition

normale et d’orientation sud.

Ce mur sépare une ambiance à +20 avec l’extérieur à –10

Il existe sur cette paroi 8 orifices de ventilation de dimensions unitaires 12 cm * 5 cm

1 plâtre épaisseur 1.5 cm

2 polystyrène épaisseur 4 cm

3 béton épaisseur 10 cm

4 lame d’air une face alu épaisseur 0.9cm

5 béton épaisseur 10 cm

6 brique de parement épaisseur 10 cm

travail demandé :

déterminer les déperditions au travers de

cette paroi

1 2 3 4 5 6



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Façade Sud est

Vue de dessus local 1

Les températures des

différents locaux

seront les suivantes :

1 : bureau paysager :

température +19°c

2 : atelier :

température +16°c

3 : secrétariat:

température +19°c

4 : salle informatique :

température +22

5 :atelier

température +16°c

présentation de l’étude

On se propose de réaliser

l’étude des déperditions

d’un bureau de dimensions

20m x 10mx hsp 4m dans

un ensemble immobilier

situé en exposition

dégagée à une altitude de

250 mètres à Nancy

(Meurthe et Moselle).



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Composition des différentes parois du local

Mur extérieur Brique de parement 10.5 cm

Bloc en béton et ardoise de marque Easytherm

d’épaisseur 20 cm

Isolant en laine de lin et chanvre d’épaisseur 100 mm

Plaque de plâtre à bords amincis de marque Fermacell

Planchers intérieurs bas Béton de ponce naturelle d’épaisseur 15 cm

Plancher haut extérieur Bitume pour étanchéité d’épaisseur 1 cm

Béton de ponce naturelle d’épaisseur 10 cm

Isolant en laine de lin et chanvre d’épaisseur 80 mm

Plancher bas extérieur Béton de ponce naturelle d’épaisseur 15 cm

Isolant projeté fibreux d’épaisseur 100mm

Murs intérieurs Carreaux de plâtre plein à parement lisses d’épaisseur 6 cm

Vitrages verticaux Type Résidence 4-16-4

Dimensions unitaires 2mètres * hauteur 1,5 mètres

Nombre total : 8 sur façade sud ouest et 4 sur autres façades

extérieures

Skydome (fenêtre horizontale en toiture) Nombre 2

De marque Ecoplan Dimensions 5 m * 2 m, Portes intérieures Contemporaine en aluminium

Dimensions 2m * hauteur 2,10m

Coefficient de transmission thermique 2 W/m2K



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Travail demandé

Calculs préliminaires : 4 points

Définir la température de base extérieure du local

Calculer les coefficients de transmission thermique nécessaires à

l’étude de la salle 1

Calculs hiver : 7 points

Effectuer le bilan thermique hiver du local 1

Vous vous limiterez à l ‘étude des parois extérieures

Vos résultats seront consignés dans le tableau de la page 4

Etude de la quantité d’isolant en laine de lin et chanvre nécessaire: 3 points :

On a opté pour de l’isolation en rouleaux, définissez le nombre de rouleaux et de palettes

nécessaires à l’isolation des murs extérieurs et du plancher haut de notre salle 1.

Proposez une solution économique qui permettra de limiter la quantité d’isolant commandée tout

en faisant des économies d’énergie

Calculs de consommation : 6 points

On suppose les résultats suivants pour le bâtiment complet

déperditions : 35 KW pour une température extérieure de -15°c et une température intérieure

moyenne dans les pièces de +20°c

la température extérieure évolue sensiblement de la façon suivante :

-15 -10 -5 0 5 10 15 17

Nombre de jours

dans l’année

5 10 10 20 40 60 50 50

Le bâtiment est occupé et chauffé à 20 °c 16h/jour

En période d’inoccupation, la température est

abaissée de 5°c par rapport aux consignes en

occupation

Déterminer la consommation énergétique en kWh

d’une journée de chauffe quand il fait -15 °c

dehors

Calculer la consommation énergétique totale en

kWh sur une année de chauffe.



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Tableau de déperditions

thermiques

Référence : local situé à Nancy

Désignation.

L

H

S brute

S nette

U th

U cor

t

Dep

Vitrage SE

Mur extérieur

Vitrage SO

Mur extérieur

Vitrage NO

Mur extérieur

Skydome

Plancher haut

extérieur

Plancher bas

extérieur

Plancher bas

intérieur

Plancher bas

intérieur

Porte

intérieure

Mur intérieur

Porte

Mur

Total déperditions par transmission



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Documentation materiaux pour l'etude de Nancy

Bloc en béton et ardoise à forte inertie thermique :Easytherm

Bloc à base de béton et d’ardoise expansée pour la réalisation de murs porteurs. Proposé en deux

modèles de 20 et 25 cm de hauteur sur 20 cm de largeur

déclinés en 15, 20 et 30 cm de longueur. Produit à forte

inertie thermique et résistant au feu. Complété par blocs de

chaînage, d’abouts, de planelles, d’angles, etc. Pose à joint

mince et double emboîtement vertical.

Dimensions (l x h) : 20 x 20 ou 25 cm.

Longueur : 15/ 20 ou 30 cm.

Poids : 12,5 kg (bloc de 20 x 20 x 20 cm).

Accessoires : bloc de chaînage, d’angle, planelles, etc.

Mise en oeuvre : pose à joint mince.

Résistance thermique (R) : 1,27 m2.K/W (mur nu) ; 5,24

m2.K/W (mur + isolant).

Marque NF.

Classement tenue au feu CF : 2 h.

Isolant en laine de lin et chanvre en panneaux ou rouleaux : Valnat Lin et chanvre

Isolant en laine de lin et chanvre sans traitement fongique,

insecticide, sel de bore neurotoxique, ni phosphate d'ammonium.

Conditionné en rouleaux de 4,5 à 10 cm d'épaisseur ou en panneaux

de 10 à 20 cm d'épaisseur. Bonne stabilité dimensionnelle avec un

phénomène de tassement réduit. Assure une bonne régulation

hygrométrique et un déphasage en 1,5 à 6 heures.

Dimensions (L x l x ép) : 125 x 60 x 10/ 12/ 14 ou 20 cm (panneaux).

Masse volumique : 30 kg/m3.

Rendement : 2,34 à 5,46 m²/rouleau ; 0,75 m²/panneau.

Compléments de gamme : pare vapeur; écran de sous toiture

Mise en oeuvre : découpe à la meuleuse, à la scie ruban ou circulaire ; pose en simple ou double

couche croisée.

Conditionnement : 16 rouleaux/palette. Conductivité thermique (λ) : 0,037 W/m.K.

Résistance thermique (R) : 1,22 à 5,4 m².K/W.



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Plaque de plâtre à bords amincis : Fermacell BA

Plaque de 12,5 mm d'épaisseur à deux ou quatre bords amincis. Composée de gypse et de fibres

de cellulose. Destinée à la réalisation de cloisons sèches et de faux-plafonds. Proposée en 120 cm

de largeur et cinq longueurs de 200 à 300 cm.

Dimensions (L x l) : 200/ 250/ 260/ 280/ 300 x 120 cm.

Epaisseur : 12,5 mm.

Masse volumique : 1 150 kg/m3.

Mise en oeuvre : par vissage sur ossature bois ou métallique.

Indice d’affaiblissement acoustique aux bruits roses

(RA) : 32 dB.

Indice d’affaiblissement acoustique aux bruits route

(RA,tr) : 30 dB.

Conductivité thermique (λ) : 0,32 W/m.K.

Résistance à la flexion : 5,8 N/mm2.

Classement Euroclasse : A2-s1 d0.

Isolant projeté fibreux pour surfaces en béton : Promaspray T

Revêtement en flocon à projeter. À base de laine de laitier,

de liants hydrauliques et semi-synthétiques et d'adjuvants.

Destiné à l'isolation thermique, à la protection contre

l'incendie et à la correction acoustique, de surfaces en

béton non exposées aux intempéries telles que dalles,

poutres, poutrelles et hourdis béton. Produit imputrescible

et incombustible résistant aux rongeurs et autres parasites

Masse volumique : 150 kg/m3.

pH : 9.

Couleur : blanc cassé.

Mise en oeuvre : application par projection mécanique ;

prise après 24 h ; température d’application entre +5 à +45

°C.

Conditionnement : 20 kg/sac ; 30 sacs/palette.

Conductivité thermique (λ) : 0,046 W/m.K.

Classement de réaction au feu : A1

Menuiserie PVC à vitrage double 4/16/4 : PVC Résidence

Fenêtres et porte-fenêtres en PVC à la française, à soufflet

ou oscillo-battantes. Equipées d'un vitrage double 4/16/4.

Disponibles en de nombreux formats : rectangulaire (avec ou

sans traverse haute cintrée), ovale, triangulaire ou

trapézoïdale. Equipées de paumelles à trois points de fixation

et de renforts en acier galvanisé. Fermeture par crémone.

Proposées en blanc, gris ou beige. Volet roulant en option.

Classement A*E*V* : A*4 E*7B V*A2/A3.

Marque NF.

Dimensions (l x h) : 50 à 280 x 55 à 225 cm (à la française 1 à

4 vantaux) ; 50 à 140 x 65 à 225 cm (oscillo-battant) ; 50 à

160 x 45 à 125 cm (à soufflet).

Couleur : blanc, gris ou beige.

Accessoires : cache-paumelles, petits bois et poignées.

Options : volet roulant.



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Garantie : 10 ans.

Coefficient de transmission thermique : 1,4 W/m2.K.

Marque NF.

Classement de réaction au feu : M2.

Système d’éclairement continu à ossature aluminium : Ecoplan

Dispositif d'éclairement permettant la réalisation de verrières planes simple ou double versant

sur toitures à faible pente et de bandes d'éclairement sur bardages. Ossature aluminium avec

remplissage en plaques de polycarbonate incolore, fumé ou opalescent, simple peau ou alvéolaire.

Intégration d'ouvrants pour désenfumage ou ventilation en option.

Profilés porteurs autodrainants et closoirs en aluminium

anodisé ou laqué.

Vitrage en polycarbonate alvéolaire de 10 ou 16 mm

d’épaisseur ou plaque pleine de 4 à 6 mm d’épaisseur.

Maintien du vitrage en libre dilatation, par parcloses

clipsées sur profils porteurs et closoirs.

Dimensions (L x l x h) : sur mesure.

Transmission lumineuse : 76% (incolore).

Options : capot polycarbonate alvéolaire rempli

d’aérogel, ouvrants pour désenfumage ou ventilation.

Mise en oeuvre : vissage des profilés porteurs sur

costière ou ossature.

Conditionnement : plaques polycarbonate sur palette ;

profils aluminium en lots sous film plastique.

Coefficient de transmission thermique (U) : 1,9 W/m2.°C (polycarbonate alvéolaire de 16 mm).

Classement Euroclasse : B-s1 d0.



F.Lefebvre Page 22

Cas particuliers de coefficients U suite

4.2 Parois en contact avec le sol

On distinguera les planchers bas, les murs

et les planchers hauts enterrés

Pour les planchers bas et les murs les

déperditions pour un degré d’écart entre

l’intérieur et l’extérieur seront données par

la formule D = Ψ L T

L est le pourtour extérieur du plancher ou

du mur enterré et Ψ est le coefficient de

transmission linéïque du plancher ou du mur,

son mode de calcul est donné en 1 et 2

Pour les planchers hauts, les déperditions pour un degré d’écart entre l’intérieur et

l’extérieur sont calculées comme s’il s’agissait d’un plancher haut en contact avec

l’extérieur. les déperditions seront donc égales à D = U S T

Le mode de calcul de U sera donné en 3

1 planchers bas sur terre plein ou

enterrés

Le coefficient k ou Ψ sera fonction

de la différence de niveau z entre la

face supérieure du plancher et le sol.

On comptera z négativement lorsque

le plancher sera plus bas que le sol et

positivement dans le cas contraire.

2 murs enterrés

La valeur du coefficient de

transmission linéique d’un mur enterré

sera fonction de la profondeur d’enterrement z définie en 1 et du coefficient de

transmission thermique surfacique K du mur calculé comme s’il s’agissait d’un mur

extérieur.

Les valeurs de Ψ seront données par le document

Différence de niveau

z(m)

Coef k ou Ψ (W/mK)

z<-6 0

-6z<-4 0.2

-4z<-2,5 0.4

-2,5z<-1,8 0.6

-1,8z<-1,2 0.8

-1,2z<-0,7 1

-0,7z<-0,4 1.2

-0,4z<-0,2 1.4

-0,2z<+0,2 1.75

+0,2z<+0,4 2.10

+0,4z<+1 2.35

+1z<+1,5 2.55



F.Lefebvre Page 23

3 planchers hauts enterrés

le coefficient de transmission thermique de ce type de paroi est donné par la relation

1/U= 1/hi + 1/he + Rp + E/1.9

Rp est la résistance thermique du plancher

E est l’épaisseur de la couverture de terre.

1.9 correspond à la conductibilité thermique moyenne de la terre.

4 exercices d’application



F.Lefebvre Page 24

Cas particuliers de coefficients U suite

4.3 Paroi en contact avec un vide sanitaire ou une cave non chauffée

Le coefficient de transmission thermique de ce type de paroi est donné par la formule

1/U = 1/Up + 1/(α’+ 2.6 L/A)

Up est le coefficient de transmission thermique du plancher séparant le local du vide

sanitaire et est calculé en prenant la somme des résistances superficielles égale à 0.34

m2K/W

L est le périmètre extérieur du vide sanitaire exprimé en mètre

A est la surface du vide sanitaire exprimée en m2

α’ est un coefficient fonction du taux de ventilation du vide sanitaire donné par le

tableau suivant:

S/A α’

Vide sanitaire fortement ventilé

Supérieur à 10 1.40

Vide sanitaire faiblement ventilé Compris entre 2 et 10 0.35

Vide sanitaire très faiblement vent. Inférieur à 2 0

S est la section totale des orifices de ventilation du vide sanitaire exprimée en cm2

A est la surface totale du vide sanitaire exprimée en m2

Cette méthode ne sera applicable que si la hauteur du vide sanitaire est inférieure à 1

mètre. Dans le cas contraire, il faudra considérer ce vide sanitaire comme un local non

chauffé.

Les déperditions seront données par la formule Dep = U S (Ti-Te)

Exercice d’application : local situé à Bordeaux

Calculer les déperditions du plancher bas situé entre les locaux 3 et 4



F.Lefebvre Page 25

4.4 Déperditions par les combles

Cas des combles non

ventilés

Dans ce cas, on considère les

ensembles plancher haut et

toit comme un seul ensemble

et les déperditions seront

données par la formule

Dep= Ap * Up * (Ti – Te)

Ap est l’aire du plancher haut

donnant sur les combles

exprimé en m2

Up est le coefficient de

transmission thermique de

l’ensemble plafond toit donné

par la formule

1/Up = 1/Hi + 1/He + Rp + β

1/Hi + 1/He somme des résistances superficielles égales à 0.18

Rp résistance thermique du plancher haut séparant le local des combles

Β coefficient fonction de la nature et de la composition des combles donné par la

formule :

Β = Ap/ (A1K1+A2K2+A3K3)

A1K1 superficie du toit de coefficient K1

A2K2 superficie des pignons de coefficient K2

A3K3 superficie des vitrages en toiture ou sur pignon de coefficient K3

Cas des combles ventilés :

Dans ce cas on applique le même mode de calcul mais on prendra un coefficient Β =0

Exercice d’application :

T.D. n° Local situé à bordeaux



F.Lefebvre Page 26

5 Déperditions par renouvellement d’air.

L’air extérieur s’introduit dans le bâtiment par ventilation (effet volontaire) ou par

infiltration (effet involontaire). Il doit alors être chauffé ou refroidi pour être porté à

la température intérieure souhaitée.

La ventilation assure le renouvellement sanitaire (apport d’air frais, évacuation des

odeurs, etc.) nécessaire à la bonne santé de l'occupant. Il existe trois types de

ventilation :

naturelle,

simple flux

double flux.

Elle peut être assurée

soit naturellement via des orifices d'amenée d'air frais et de rejet d'air vicié,

soit mécaniquement, par des bouches de pulsion et d'extraction.

Par contre, les infiltrations d'air dans un bâtiment sont dues à des différences de

pression engendrées soit par le vent, soit par l'écart entre les températures intérieure

et extérieure, et sont rendues possibles par les défauts d'étanchéité de l'enveloppe.

L'air extérieur introduit dans le bâtiment doit être porté à la température intérieure

de confort, que ce soit par réchauffement (en saison de chauffe) ou par

rafraîchissement (en été).

Les déperditions thermiques dues à la mise en température de l'air extérieur sont donc

proportionnelles :

au volume d'air réchauffé ou rafraîchi (soit le volume net intérieur, ou

forfaitairement, 0,8 x le volume bâti),

au taux de renouvellement d'air n (nombre de fois que le volume d'air est

renouvelé par de l'air frais par heure, mesuré en h-1), et

à la chaleur volumique de l'air (chaleur nécessaire pour réchauffer 1 m³ d'air de

1 Kelvin, soit 0,34 Wh/m³.K).

http://www-energie2.arch.ucl.ac.be/données%20climatiques/1.3.4.htm


http://www-energie2.arch.ucl.ac.be/confort/2.1.htm




F.Lefebvre Page 27

La figure rappelle que, dans le bilan global, la

proportion des déperditions dues au renouvellement

d'air (V) et des déperditions par transmission (T) au

droit de l'enveloppe varie suivant le rapport de

compacité S/V. Pour un volume cubique défini par un

côté de 30 mètres, le renouvellement d'air est

responsable de 45 % des déperditions totales, alors que

ce chiffre passe à 25 % pour un même volume de 10

mètres de côté. Ces calculs ont été effectués sur la base d'un taux de renouvellement

d'air n = 0,5 volume par heure et pour un niveau d'isolation thermique moyen de U = 0,65

W/m².K. Par ailleurs, plus l'enveloppe est isolée, plus la part relative aux déperditions

par renouvellement d'air augmente dans le bilan global.

La figure synthétise la contribution

des infiltrations et de la ventilation dans le

réchauffement de l'air en saison froide. L'air

est introduit par le système de ventilation et

les défauts de l'enveloppe. Il est

progressivement réchauffé en soutirant de la

chaleur à l'ambiance intérieure. Le chauffage

doit donc fournir un apport de chaleur

supplémentaire pour maintenir les conditions

de confort. L'air peut ensuite être extrait naturellement par thermocirculation et effet

de cheminée (ascendance de l'air chaud), ou mécaniquement par un ventilateur. Il quitte

l'ambiance intérieure avec les calories qu'il y a gagnées, occasionnant une perte de

chaleur sensible. Pour réduire cette déperdition, il existe des systèmes de ventilation

avec récupération de la chaleur qui parviennent à conserver entre 50 et 60 % de cette

chaleur à l'intérieur.

L'infiltration de l'air dans un bâtiment dépend de la qualité d'exécution de celui-

ci et est susceptible de produire des situations d'inconfort dès qu'un défaut

d'exécution est responsable de courants d'air. Ces infiltrations s'observent souvent

dans certains détails de construction et sont dues à des différences de pression

engendrées soit par le vent, soit par l'écart de température de part et d'autre de

l'enveloppe extérieure.

http://www-energie2.arch.ucl.ac.be/transfert%20de%20chaleur/3.4.htm

http://www-energie2.arch.ucl.ac.be/transfert%20de%20chaleur/3.4.1.htm







http://www-energie2.arch.ucl.ac.be/données%20climatiques/1.3.4.1.htm




F.Lefebvre Page 28

La figure illustre les problèmes

d’infiltrations qui sont particulièrement

importants (± 20 %) au droit des portes et des

fenêtres, mais aussi aux raccords de toiture, en

l'absence d'un pare-air ou d'un pare-vapeur, ou

au droit des murs non plafonnés.



F.Lefebvre Page 29

6 les ponts thermiques

6.1 Définition d'un pont thermique

Un pont thermique est un endroit de l’enveloppe d’un bâtiment où sa résistance

thermique n’est plus homogène.

La méthode de calculs des ponts

thermiques est donnée par la

norme NF EN ISO 10211-1.

Plus les parois de l’enveloppe

considérée ont une conductivité

thermique élevée, plus le pont

thermique est important.

De ce fait, les constructions

dites “légères” (constructions

bois) ne présentent pas de ponts

thermiques importants.

La présence d’un pont thermique

important ou non traité se caractérise le plus souvent par l’apparition, durant les jours

les plus froids, de condensation sur les plinthes, aux angles de murs, aux pourtours de

menuiseries. Ce phénomène peut entraîner à long terme ou à court terme, en fonction de

l’aération du logement, l’apparition de moisissures sur les murs.

6.2 Les différents types de ponts thermiques

Il en existe trois :

les ponts thermiques linéaires (en W/(m.K)) qui

caractérisent les déperditions à la jonction de deux parois

(2D), par exemple entre un plancher bas et un mur

extérieur ;

• les ponts thermiques dits “ponctuels” (en W/K) qui

caractérisent les déperditions à la jonction de trois parois

(3D), par exemple, un angle bas de mur ;

• les ponts thermiques dits “structurels” qui

caractérisent les déperditions liées à la technique de mise

en oeuvre d’un isolant, par exemple, isolation par panneaux

de laine de verre fixés sur le mur vertical par des rosaces

à tiges métalliques ou posés sur des rails métalliques.

Ce type de ponts thermiques est pris en compte

directement dans le coefficient de déperditions

surfaciques U (en W/(m2.K)) de la paroi considérée.

les ponts thermiques linéaires



F.Lefebvre Page 30

Les ponts thermiques linéaires sont caractérisés par un coefficient linéique ψ

exprimé en W/(m.K). Il existe pour chaque type de ponts thermiques une valeur de ψ

donnée par défaut dans les règles de calculs réglementaires ThU. ψ varie en fonction de

la composition des parois (béton, briques, terre cuite, béton cellulaire…) et des

techniques d’isolation (par l’intérieur, par l’extérieur…)

Les ponts thermiques linéaires les plus courants et connus sont aux liaisons :

• d’un plancher bas et d’un mur extérieur ;

• d’un plancher intermédiaire et d’un mur extérieur ;

• d’un mur de refend et d’un mur extérieur (dans ce cas, le linéique est la hauteur du

mur) ;

• d’une poutre de refend et d’un plancher bas ou d’un plancher haut

Les moins connus sont :

• en pourtour de menuiseries ;

• aux seuils de portes ou de portes-fenêtres ;

• à la liaison d’un plancher haut et d’un mur pignon.

Les déperditions linéiques s’expriment par la formule :

φ = Σ L * ψ (en W/K) où L est la longueur de paroi considérée (périmètre, côté, hauteur)

et ψ est le coefficient linéique exprimé en W/(m.K).

Comment lutter ou diminuer ces ponts thermiques ?

Plusieurs solutions techniques existent, aujourd’hui, qui impliquent un changement

radical dans notre façon de construire depuis des décennies

Différentes solutions de rupteurs de ponts thermiques permettent de limiter les

risques de condensation en about de dalle.

L’impact des différentes solutions techniques présentées par la suite est mesuré en

tenant compte pour chacun des cas d’une valeur par défaut de coefficient linéique fixe

et issue des règles ThU. Ce comparatif est fondé sur la RT 2000,



F.Lefebvre Page 31

Par planelle d’isolant en périphérie de plancher béton plein

Le principe de cette solution consiste à intégrer

une planelle d’isolant en about de dalle au niveau

du passage des flux thermiques.

Cette solution permet de diminuer au plus de 20

% les déperditions linéiques en fonction de la

résistance thermique de la planelle.

Pour être efficace, la planelle doit avoir une

résistance thermique minimale de 0,5 m2.K/W.

La mise en oeuvre en about de dalle béton plein

doit être conforme aux DTU en vigueur.

Mur en maçonnerie courante isolé par

l'intérieur

Par rupteurs de ponts thermiques (Schöck Rutherma®, Isorupteurs KP1®)

Les rupteurs de ponts thermiques sont des complexes isolants, le plus souvent en

polystyrène, mis en oeuvre en about de dalle en béton, à entrevous béton ou en terre

cuite.

Les procédés les plus connus :

• Les Rupteurs Schöck Rutherma® : procédé en

polystyrène expansé moulé entre plaques

silicocalcaires ou laine de roche. Le produit est

couvert par un Avis technique du CSTB (N° 20/03-

23) dont le domaine d’emploi est limité aux

bâtiments de 10 niveaux au maximum et aux zones

non sismiques. Seuls les rupteurs de 8 cm

d’épaisseur sont concernés.

Les Isorupteurs KP 1® :procédé en

polystyrène expansé moulé couvert par un

Avis technique du CSTB (N° 20/05-78),

dont le domaine d’emploi est limité à la

maison individuelle sur deux niveaux. Les

utilisations en toitures-terrasses et en

plancher sur sous-sol sont exclues. Ce

procédé est intégré à la solution

technique RT 2000 maisons individuelles



F.Lefebvre Page 32

non climatisées À partir des valeurs de conductivité thermique données dans les Avis

techniques, ces procédés techniques permettent de diminuer de 30 à 50% les

déperditions par ponts thermiques.

Mur en béton cellulaire ou terre cuite

Les murs extérieurs réalisés en blocs de béton

cellulaire ou en briques de terre cuite présentent des

prédispositions pour le traitement des ponts

thermiques du fait d’un mode constructif spécifique

comportant des solutions techniques globales :

briques, linteaux, éléments de cloisons… La mise en

oeuvre et la conception de ces produits sont couvertes

par Avis technique du CSTB. Ces solutions globales

permettent de diminuer l’impact des ponts thermiques

de 30 à 40 %.

Mur en maçonnerie courante isolé par

l’extérieur

Nous avons vu précédemment que les

ponts thermiques apparaissent lorsque la

résistance thermique de la paroi n’est plus

homogène.

Dans le cas présent, l’isolation posée par

l’extérieur permet d’assurer une homogénéité

thermique de la paroi et donc d’éviter les ponts

thermiques. Seule la différence de matériaux

constituant le plancher et le mur extérieur peut

intervenir, mais avec un faible impact sur les

déperditions de l’enveloppe. Par exemple, dans le

cas ci-dessous, le coefficient linéique y est de l’ordre de 0,07 W/(m.K).

Mur en maçonnerie courante isolé par l’intérieur

Aux solutions techniques précédemment

citées pouvant s’appliquer au traitement des ponts

thermiques entre un plancher bas lourd et un mur

extérieur isolé par l’intérieur, s’ajoute la solution

technique de chape flottante posée sur un isolant.

Cette solution consiste à désolidariser la chape du

plancher bas du mur extérieur par la mise en oeuvre

d’un isolant en périphérie du plancher. De fait,

l’adjonction d’un isolant en pourtour de chape



F.Lefebvre Page 33

permet de rendre la résistance thermique de la paroi plus homogène et de limiter ainsi

les déperditions vers l’extérieur.

Le coefficient linéique ψ (W/(m.K)) varie dans ce cas en fonction de la résistance

thermique ((m2.K)/W) de l’isolant posé :

• sous chape (Rsc) ;

• sur le mur (Ri) ;

• en périphérie de chape (R).

Pour que la solution soit efficace, les règles ThU de la RT 2000 précisent que les valeurs

par défaut de ψ correspondant aux liaisons avec des planchers munis de chape flottante

sur isolant ne sont valables que si la résistance thermique (R) de l’isolant situé entre

l’extrémité de la chape et le mur (ou refend) est supérieure ou égale à 80 % de la

résistance en partie courante de l’isolant sous chape (Rsc) : R ≥ 0.8 Rsc.

Cette solution, couramment mise en oeuvre dans le cas de plancher chauffant, permet

de traiter jusqu’à 80 % les ponts thermiques, voire de les éliminer si la résistance

thermique minimale de l’isolant est supérieure ou égale à celle du mur :

Si min (R ; Rsc) ≥ Ri alors ψ = 0,0 W/(m.K).

Pour assurer cette efficacité, la mise en oeuvre par l’intérieur de l’isolant sur le mur

doit intervenir avant celle de l’isolant et de la chape du plancher

Mur en maçonnerie courante isolé par l’extérieur

Dans le cas où le plancher bas lourd est isolé

en surface avec chape flottante, le coefficient

linéique ψ dépend de la continuité de mise en

oeuvre de l’isolant posé à l’extérieur du mur

(voir schéma cicontre).

En effet, plus l’isolant posé à l’extérieur

recouvre la jonction mur/about de dalle de

plancher bas, plus le pont thermique est limité.

Cette solution permet de réduire jusqu’à 50 %

les ponts thermiques, mais augmente l’incidence

des ponts thermiques en cas de volume non

chauffé en sous-face de plancher bas (sous-sol,

vide-sanitaire, garage

Entre un plancher haut lourd (plafond) sous

combles et un mur extérieur

Dans ce cas, les flux thermiques n’ayant pas la même

direction (le flux de chaleur est transmis du bas

vers le haut), les coefficients linéiques ne sont pas

identiques à ceux donnés précédemment. Les valeurs

par défaut sont également données dans les règles

ThU du CSTB.



F.Lefebvre Page 34

Les solutions existantes sont :

• pour un mur isolé par l’intérieur, isoler le plancher haut par l’intérieur afin d’assurer la

continuité de l’isolation à la jonction du mur et du plancher haut. Cette solution

couramment utilisée dans le cas de plafond chauffant permet de limiter ou d’éliminer les

ponts thermiques.

• sur un plancher haut lourd en mur isolé par l’extérieur, le traitement partiel du pont

thermique revient à poser de l’isolant autour de l’appui de toiture. Cette solution est peu

répandue, car délicate à mettre en oeuvre

Aux angles de murs extérieurs

Deux types d’angles sont identifiés : les angles

sortants et les angles rentrants.

Dans ce cas, le linéique est la hauteur sous

plafond.

La valeur du coefficient linéique ψ est fonction

de la nature de l’isolation du mur extérieur :

intérieure, extérieure ou répartie.

Pour limiter les ponts thermiques au niveau des

angles de murs, il faut veiller à la continuité de

l’isolation entre les deux parois et

l’homogénéité de leur isolation.

Aux angles entre un mur et un refend

La liaison entre un mur de refend et un mur

extérieur isolé par l’intérieur doit être traitée

par la mise en oeuvre d’une planelle d’isolant sur la

hauteur du refend afin de désolidariser le mur de

refend du mur extérieur. Bien évidemment, plus la

résistance de la planelle (Ri) est proche de la

résistance thermique de l’isolant posé sur le mur,

plus le traitement du pont thermique est

efficace.

Dans ce cas, pour un traitement complet du pont

thermique, la technique de l’isolation du mur par

l’extérieur reste la solution la plus adaptée

.



F.Lefebvre Page 35

Ecran de protection Pare vapeur

En hiver, l’air intérieur

des locaux contient davantage

de vapeur d’eau que l’air

extérieur.

Cette vapeur ambiante,

à pression plus élevée tend à

diffuser vers l’extérieur en

fonction

de la différence

de tension de

vapeur entre les

deux faces

de la perméabilité du matériau

de la faible épaisseur du composant

En l’absence d’écran pare vapeur, elle risque d’atteindre une zone de température

suffisamment froide de la paroi qui entraînera un phénomène de condensation, risquant

de dégrader et d’abaisser le pouvoir isolant du matériau.

Certains isolants ( fibres minérales, vermiculites, billes de verre, polystyrène

expansé …)ne comportent pas à l’origine de protection pare vapeur. Ils devront être

doublés lors de leur mise en œuvre d’un écran constitué de :

Papier kraft goudronné

Enduit spécial étanche

Carton bitumé

Film de polyéthylène

Feuille mince en aluminium

Emplacement et mise en œuvre

La protection pare vapeur doit toujours

être posée sur la face de l’isolant coté

intérieur du local

En isolation multicouche, une seule

protection pare vapeur doit être réalisée,

toujours sur la première couche coté intérieur.

La protection devra être continue et ne

présenter aucune déchirure ou lacune.

Les différentes plaques assemblées en panneau devront comporter entre elles

des joints pare vapeur réalisés à l’aide de bandes adhésives de perméabilité similaires à

celle du pare vapeur équipant le matériau isolant.



F.Lefebvre Page 36

Les labels de performance energétique

Pour atteindre les objectifs du facteur

4, à savoir la division par 4 des

émissions de gaz à effet de serre à

échéance 2050, le secteur du bâtiment

est appelé à durcir progressivement ses

exigences en matière d’efficacité

thermique. Si la réglementation

thermique de 2005 (RT 2005) constitue

une étape sur cette voie, les cinq labels

mis en place par l’arrêté du 8 mai 2007

sont destinés à aller au delà des

critères actuels en mettant l’accent sur

toujours plus d’économies d’énergie et

en favorisant le choix de solutions

techniques innovantes dans le cadre de projets neufs.

Les cinq niveaux d’exigence

- le label Haute Performance Energétique (HPE 2005), premier niveau de

performance, est attribué à des réalisations dont la consommation d’énergie est

inférieure d’au moins 10 % à la valeur réglementaire de référence,

- le label Haute Performance Energétique Energies renouvelables (HPE 2005

EnR), deuxième niveau de

performance, est donné à des

constructions remplissant les

critères du label HPE 2005, et dont

le chauffage est assuré à plus de 50

% par un générateur utilisant la

biomasse ou relié à un réseau de

chaleur alimenté à plus de 60 % par

des énergies renouvelables,

- le label Très Haute Performance

Energétique (THPE 2005), troisième niveau de performance, vise une

consommation inférieure d’au moins 20 % à la valeur de référence,

- le label Très Haute Performance Energétique Energies renouvelables (THPE

2005 EnR), quatrième niveau de performance, concerne les constructions ayant

une consommation d’énergie inférieure d’au moins 30 % au coefficient de

référence du bâtiment et faisant largement appel aux énergies renouvelables

pour la production d’eau chaude sanitaire, d’électricité ou le chauffage.



F.Lefebvre Page 37

- le label Bâtiment à Basse

Consommation Energétique (BBC

2005), niveau de performance

ultime, est enfin attribué aux

bâtiments neufs consommant

moins de 50 kWh/m2/an d’énergie

primaire.

Ces certifications sont généralement

demandées par le constructeur en charge de la construction ou du maître d’ouvrage,

avant le démarrage des travaux. Elles sont décernées sur la base d’un descriptif

détaillé du projet et d’une étude thermique, un projet sur quatre faisant en outre

l’objet d’un contrôle en fin de chantier.



F.Lefebvre Page 38

Les DJU ou besoins de chauffage d'un bâtiment

Les degrés jours unifiés permettent de

connaître la sévérité du climat. Ils sont obtenus à

partir des températures moyennes quotidiennes.

Les degrés-jours sont calculés généralement sur

une base de 18°C (d'où l'appellation DJU-base 18).

Lorsque la température moyenne du jour

est supérieure ou égale à 18°C, l'écart est compté

nul. Les écarts quotidiens sont cumulés

mensuellement, annuellement, ou par heure (Dh),

ou sur les mois de la période de chauffage (Dju).

On choisit d'effectuer les calculs sur

une période allant du 1er octobre au 20 mai, soit 232 jours.

Les besoins énergétiques d'une saison pour un hiver moyen sont donnés par

l'expression suivante:

Bch = Bilan annuel de consommation en kWh / an

24 = Durée journalière de chauffage en heures

Gg = Coefficient volumique global de déperditions (W/m3 °C)

V = Volume du local chauffé (m3)

Σ = Exprime la sommation des écarts de températures entre l'intérieur à 18°C et

l'extérieur (te) sur la base de 232 jours

te = Température extérieure moyenne, égale à la demi-somme des valeurs maximales et

minimales des températures extérieures durant la journée considérée (°C).

Nch = Coefficient réducteur englobant à la fois le fonctionnement par intermittence, les

apports internes (éclairage, occupants, etc.), les apports externes par ensoleillement

(environ 0,75 pour l'habitation)

Rg = Rendement général de l'installation regroupant les différents rendements

(générateur, distribution, régulation, émission)

le COSTIC, est l'organisme « imposé » par la commission centrale des marchés (Cahier

des Clauses Techniques Particulières relatif aux marchés d’exploitation de chauffage

des marchés public) qui calcule et publie les DJU par décade pour toute les stations

météo de FDJU pour quelques villes.



F.Lefebvre Page 39

Villes Janv. Févr. Mars Avril Mai Juin Sept. Oct. Nov. Déc.

Total

Agen 400 317 279 212 51 34 44 146 296 377 2156

Ajaccio 299 249 242 182 80 11 5 63 168 260 1559

Ambérieu 499 390 348 258 142 53 84 213 366 484 2837

Angers 405 351 307 241 156 61 65 169 320 399 2474

Angoulême 392 317 287 215 135 48 46 148 300 371 2259

Annecy 569 448 404 297 184 92 111 252 409 543 3309

Bastia 281 241 233 161 62 5 2 59 156 248 1448

Besançon 500 405 358 259 113 66 84 220 374 490 2869

Biarritz 315 254 246 204 11 41 26 100 224 302 1723

Bordeaux 380 303 276 207 123 41 45 139 284 356 2154

Bourges 452 366 330 242 153 57 73 190 343 434 2640

Brest 363 332 326 276 202 117 102 183 278 336 2515

Caen 419 372 350 273 194 103 93 194 314 387 2699

Carcassonne 380 302 263 195 91 25 22 119 258 330 1985

Cazaux 358 298 272 212 116 40 38 129 276 339 2078

Chartres 458 401 349 267 105 80 90 211 355 440 2756

Clermont-Fd 457 370 329 259 152 61 76 204 338 434 2680

Cognac 390 314 284 213 123 40 44 146 294 365 2213

Colmar 525 429 376 265 150 55 85 239 389 508 3021

Dijon 498 400 348 238 144 51 68 214 375 491 2827

Embrun 539 425 391 279 164 79 76 222 375 494 3044

Gourdon 426 337 309 229 142 60 56 152 312 395 2418

Grenoble 490 395 368 288 171 73 99 231 371 497 2983

La Rochelle 371 314 282 215 98 42 36 127 263 355 2103

Langres 540 458 411 299 199 98 115 250 417 516 3303

Le Mans 430 374 321 248 156 64 79 189 334 409 2604

Le Puy-en-Velay 523 421 399 316 206 100 112 250 390 482 3199

Lille 467 409 372 290 184 96 105 218 352 445 2938

Limoges 442 372 333 257 161 77 91 206 336 417 2692

Lyon 471 369 327 234 124 39 62 192 347 460 2625

Marseille 360 276 240 158 49 4 7 97 221 323 1735

Metz 510 436 376 275 159 66 102 236 388 494 3042

Millau 450 372 316 241 125 49 56 173 324 391 2497

Montpellier 364 285 256 166 82 8 12 107 241 320 1841

Mont de Marsan 384 310 273 205 101 35 43 149 288 364 2152

Montélimar 425 332 290 192 87 19 30 141 297 398 2211

Mulhouse 533 430 376 270 152 56 82 237 388 507 3031

Nancy 518 436 384 284 100 72 106 246 393 493 3032

Nantes 381 336 302 233 144 55 58 160 296 377 2342

Nice 291 244 223 149 56 5 1 56 175 262 1462

Nîmes 365 382 247 157 57 6 9 92 245 327 1887

Orléans 457 390 340 266 167 73 82 206 349 436 2766

Paris 450 388 338 244 125 61 76 198 345 432 2657



F.Lefebvre Page 40

Perpignan 316 253 218 144 48 4 6 70 198 279 1536

Reims 478 414 361 278 90 72 93 225 366 453 2830

Rennes 389 348 316 248 131 71 75 176 304 380 2438

Rouen 457 399 386 297 196 110 111 217 354 434 2961

Saint-Auban 375 281 245 160 52 6 9 101 230 345 1804

Saint Quentin 478 413 369 283 178 89 101 221 371 462 2965

Sarreguemines 501 430 371 270 152 56 100 231 378 490 2979

Strasbourg 524 428 375 256 149 54 87 240 390 509 3012

Toulon 275 222 215 135 43 3 2 48 157 238 1338

Toulouse 400 318 277 211 102 35 37 139 293 364 2176

Tours 431 359 323 244 151 61 68 183 336 418 2574

Valenciennes 468 405 371 290 182 92 106 219 355 444 2932

Vichy 466 372 348 274 170 63 83 210 345 450 2781

Energie nécessaire prévisionnelle par saison de chauffe *

La consommation énergétique pour un hiver moyen, pourra se calculer selon la formule :

où: - C : consommation en kWh / an - Dt : déperditions totales (en kW) - Dju : degrés-jours unifiés liés à la situation géographique - 24 : durée journalière de chauffage en heures - i : Coefficient d'intermittence (est égal à environ 0,75 en habitation.-

0,90 : dans le cas d'un plancher chauffant basse température). - ti : température ambiante intérieure - te : température de base extérieure-



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La RT 2000



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la RT 2005

Vers une meilleure maîtrise de l’énergie dans les bâtiments

Le bâtiment représente 46% de la consommation énergétique en France. Or, dans le

cadre du protocole de Kyoto, l’état français s’est fixé comme objectif de diviser la

consommation des bâtiments par quatre d’ici à 2020. Pour répondre à un tel but, la

Réglementation Thermique a été modifiée. Publiée au Journal Officiel du 25 mai 2006,

la version 2005, dite RT 2005, s’applique aux bâtiment neufs dont le permis de

construire a été déposé après le 1er septembre 2005.

La RT 2005 vise à améliorer d’au moins 15% la performance énergétique des bâtiments

neufs, à favoriser les énergies renouvelables et à limiter le recours à la climatisation en

divisant la France en huit zones climatiques, contre trois dans la RT 2000.

Si cette nouvelle version s’inscrit dans la continuité de la RT 2000, les exigences ont

donc été renforcées. Les consommations de refroidissement et d’éclairage pour tous les

bâtiments sont désormais prises en compte, et s’ajoutent à celles du chauffage, de la

ventilation, de l’eau chaude sanitaire et de l’éclairage dans le tertiaire.

D’autre part, la mise en place d’une limite maximale de consommation a également été

définie selon la typologie du bâtiment, des zones climatiques et d’énergie de chauffage.

Le renforcement des exigences sur le bâti cible en priorité le traitement des ponts

thermiques, avec pour objectif d’améliorer les performances d’environ 20% par rapport

à la RT 2000, tandis que l’augmentation moyenne des exigences d’isolation des parois est

de 10%.

Côté équipement, l’accent a été mis sur la réduction des déperditions de ventilation,

tandis que la référence des chaudières à combustibles fossiles devient la chaudière

basse température et celle du chauffage électrique est désormais le panneau rayonnant.

Le texte permet également le calcul et la valorisation des outils de la construction

bioclimatique tant pour diminuer les besoins de chauffage que assurer un meilleur

confort d’été.

Autre évolution : la RT 2005 encourage également le recours aux énergies renouvelables

en les introduisant en référence, à l’instar du solaire thermique prévu comme solution de

référence pour la production d’eau chaude sanitaire. Le texte prévoit en effet, par

rapport à l aversion 2000, une réduction des consommations d’eau sanitaire de 20% dans

une maison individuelle et de 10% dans un immeuble collectif chauffé à l’électricité.

Le nouveau paramètre Cepmax

Ce nouveau paramètre est défini uniquement pour les bâtiments du secteur

résidentiel(1) et regroupe les consommations de chauffage et de production d’eau

chaude sanitaire exprimées en kWh d’énergie primaire par m² et par an. Celles-ci

doivent être inférieures à des consommations maximales établies pour les zones

climatiques H1, H2 et H3.

Ce paramètre permettra de comparer en valeur absolue deux postes importants de

consommation énergétique de divers bâtiments dans une zone climatique donnée, en plus

de comparer en valeur relative leurs consommations énergétiques totales par rapport à



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une référence.

Pour les bâtiments du secteur résidentiel, les consommations énergétiques doivent

satisfaire deux exigences :

C ≤ Créf et CChauffage + CECS ≤ Cepmax

Pour les autres bâtiments, seule la consommation énergétique totale doit être inférieure

à la valeur conventionnelle de référence : C ≤ Créf.

(1) Les bâtiments utilisant le bois pour plus de 10 % de leurs besoins de chauffage sont

exclus du champ d’application de l’exigence de consommation maximale.

Les nouvelles zones

climatiques

La synthèse d’étude

thermique



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Les réglementations thermiques ont fait l’objet de quelques contrôles en collectif et en

tertiaire, mais n’ont jusqu’à présent fait l’objet d’aucun contrôle systématique en maison

individuelle. Aussi, nul ne sait le nombre d’ouvrages non réglementaires bâtis ces

dernières années. En raison des enjeux environnementaux actuels, il n’est plus

concevable qu’il en soit encore ainsi.

C’est pourquoi, afin de faciliter la mise en place d’un système de contrôle d'application

de cette nouvelle réglementation, cette dernière instaure la création d'une fiche de

synthèse thermique qui sera exigée à la fin de chaque construction. Elle s’inscrit dans la

lignée du Diagnostic de Performance Energétique requis selon la Directive sur la

Performance Energétique des Bâtiments dans le cas des transactions immobilières.

Au plus tard à l’achèvement des travaux, le maître d’ouvrage doit fournir cette fiche

indiquant les valeurs suivantes :

• Cep / Cepréf et Cepmax

• Ubât / Ubâtréf.

• U / Ubâtréf de chaque paroi.

• Valeur de chaque pont thermique ψ par rapport au ψ de référence.

• Étude de sensibilité du Cep sur 8 paramètres parmi lesquels la diminution du Ubât de

10 %, la diminution de la perméabilité à l'air, l'orientation des baies, la puissance VMC

réduite de 20 %, la puissance de l'éclairage installée baissée de 10 %.

En cas d’absence, un système de sanction est à l’étude.



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la RT 2012

Réglementations Thermiques dans le

neuf : de la RT1974 à la RT2012

Pour rappel, voilà un petit histogramme de

l’évolution des exigences des réglementations

thermiques dans le neuf ces dernières années.

Nous revenons par la suite sur les exigences de la

RT2012.

On peut noter l’écart entre le BBC neuf et la

RT2012. Le seuil maximal de la RT2012 est

relativement haut car les différentes

modulations appliquées au coefficient de base

(en valeur absolue) permettent de prendre en

compte de nombreux éléments et d’adapter

ainsi la référence selon le projet.

Postes de consommations évalués (notamment RT 2012)

Dans les bâtiments neufs, et notamment dans la RT2012, cinq postes de consommation sont pris

en compte dans les calculs réglementaires. Il s’agit des postes de :

Chauffage ;

Rafraichissement ;

Production d’eau chaude sanitaire (ECS) ;

Éclairage ;

Auxiliaires (de chauffage, rafraichissement, ECS et ventilation).

Cela signifie implicitement que l’électricité dite spécifique – c.à.d. liée à la bureautique, aux

appareils électroménagers, etc. – n’est pas prise en compte dans les calculs réglementaires.

Coefficient de transformation de l'énergie finale en énergie primaire (RT 2012)

Coefficients EF/EP en RT2005

Dans la RT 2005, les coefficients appliqués étaient identiques à ceux de la RT2012. Cependant, le

label BBC-effinergie est basé sur d’autres coefficients, à savoir :

2,58 pour les consommations et productions d’électricité ;

0,6 pour les consommations de bois ou biomasse ;

1 pour les autres consommation.

Ces coefficients sont appliqués si l'étude est faite avec le moteur de calcul de la RT2005. Si

l'étude est réalisée en RT2012, se référer aux coefficients ci-contre.



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Les coefficients de transformation de l’énergie finale en énergie primaire permettent de faire

un lien entre l’énergie réellement consommée par le bâtiment (énergie finale – facturée à

l’utilisateur) et l’équivalent d’énergie nécessaire pour délivrer à l’utilisateur cette énergie

consommée (énergie primaire).

Ils sont pris par convention égaux à :

2,58 pour les consommations et productions d’électricité ;

1 pour les autres consommations (gaz, fioul, bois, réseaux de chaleur).

Il convient d’être prudent lorsqu’on compare les consommations obtenues par le calcul

réglementaire, données en énergie primaire, et les consommations relevées sur un bâtiment, en

énergie finale.

Surfaces de référence de la RT 2012

La surface de référence énergétique est désormais nommée « SHON RT ». Elle est définie dans

l’arrêté du 26 octobre 2010 relatif à la RT 2012, et s’applique désormais également à la RT 2005.

Le bureau d’études Bastide et Bondoux diffuse un schéma relativement clair pour visualiser les

surface prises en compte ou non dans la réglementation thermique :

Ne pas confondre...

Attention à ne pas

confondre : Surface hors

œuvre brute (SHOB),

surface hors œuvre nette

(SHON), surface

habitable (SHAB),

surface de plancher et


au sens de la RT

(SHON RT).

Dans ABATIA, il est donc

nécessaire d’entrer la


au sens de la RT 2012 (SHON RT) pour réaliser les calculs thermiques.

La RT 2012 est applicable :

depuis le 28 octobre 2011 pour les bâtiments neufs à usage de bureaux,

d’enseignement, et destinés à l’accueil de la petite enfance ;

depuis le 1er mars 2012 pour les bâtiments neufs à usage d’habitation situés en zone

ANRU ou dans un périmètre inférieur à 500 m d’une zone ANRU ;

à partir du 1er janvier 2013 pour les autres bâtiments neufs à usage d’habitation.

Qu’en est-il des autres types de bâtiments pour l'application de la RT 2012 ?

Dans l’arrêté du 26 octobre 2010, il est précisé que d’autres arrêtés devraient paraître pour les

autres types de bâtiments, et que l’application de la RT 2012 aurait lieu un an après parution des

http://solaireetbatiment.com/2011/12/12/shon-rt-2012/

http://solaireetbatiment.com/2011/12/12/shon-rt-2012/

http://solaireetbatiment.com/2012/03/09/surface-de-plancher-nouvelle-definition-pour-lurbanisme/

http://www.abatia.fr/abatia/calcul-thermique



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décrets au Journal Officiel.

Indicateurs de référence de la RT2012

Dans la RT 2012, trois indicateurs font référence. Ils permettent d’évaluer le bâtiment sur

différents aspects, à savoir :

RT 2012 - Conception bioclimatique du bâtiment :

Le Bbio (besoin bioclimatique conventionnel) est un nouvel indicateur de la RT 2012. Il

donne une indication sur la conception globale du bâtiment en prenant en compte les

besoins de chauffage, de rafraichissement et d’éclairage.

L’accès à la lumière naturelle, l’orientation, et la réflexion faite autour de la conception

sont donc à présent pris en compte dans la réglementation thermique via ce nouvel

indicateur.

La valeur maximale du Bbio est modulée en fonction de la géographie, l’altitude, la surface

et la catégorie du projet. Le Bbio est un indicateur qui doit être calculé dès la phase

esquisse, il est nécessaire au dépôt du permis de construire.

RT 2012 - Efficacité des systèmes utilisés :

Le Cep (consommation conventionnelle en énergie primaire) de la RT 2012 est – comme

son nom l’indique – un indicateur concernant les consommations du bâtiment sur les 5

postes réglementés (voir plus haut).

Ce coefficient prend en compte l’efficacité des systèmes et le type d’énergie utilisée. Il

a donc pour objectif de contrôler la mise en place de systèmes efficients dans le

bâtiment. Ce coefficient doit être inférieur à une référence, le Cepmax qui, dans la RT

2012, est fixé en valeur absolue. Cependant, cette valeur seuil est modulée en fonction de

la géographie, l’altitude, la surface de référence (SHON RT), du type de bâtiment

(logement, tertiaire, etc.) et des émissions de gaz à effet de serre émises par les

systèmes utilisés (chauffage et rafraichissement). Le Cep est donné en kWhEP/m²/an. Il

doit être calculé lors de l’étude thermique réglementaire, et conservé par le maître

d’ouvrage en cas de contrôle.

RT 2012 - Risque de surchauffes :

La Tic (température intérieure conventionnelle) de la RT 2012 est un indicateur sur le

risque de surchauffes dans le bâtiment.

Elle concerne principalement les bâtiments dans lesquels il est possible d’ouvrir les

fenêtres pour rafraichir (cf. catégories CE1/CE2 dans les textes), elle n’est donnée qu’à

titre indicatif pour les autres bâtiments.

La Tic est calculée pour la semaine la plus chaude dans l’année, elle donne une indication

sur la température maximale qui pourra être atteinte dans le bâtiment. Afin d’être

conforme aux réglementations, la Tic d’un projet doit être inférieure à une Tic de

référence calculée dans les logiciels pour un bâtiment équivalent sans volets ni masques.

Remarque

Les indicateurs Bbio et Cep fixent des exigences en valeur absolue relativement strictes.

Cependant, comme les valeurs seuils sont modulées par de nombreux coefficients, nous

remarquons de grands écarts entre les valeurs cibles données et diffusées largement



F.Lefebvre Page 49

(telles le « 50 kWh/m²/an » pour le Cep) et les valeurs maximales réellement utilisées

dans les calculs.

Il est alors nécessaire de bien cadrer son projet dès le début de la conception afin de

savoir à quelles exigences se plier.

Dans ABATIA, les valeurs du Bbio max et Cep max sont calculées pour chaque projet en

fonction des critères entrés par l’utilisateur, ce qui permet de se situer relativement par

rapport aux exigences de la RT2012.

Textes de référence

Les textes de base de la RT 2012 pour les bâtiments neufs sont les suivants :

Arrêté du 26 octobre 2010 relatif aux caractéristiques thermiques et aux exigences de

performance énergétique des bâtiments nouveaux et des parties nouvelles de bâtiments,

paru au J.O le 27 octobre 2010, texte 7 ;

Décret n° 2010-1269 du 26 octobre 2010 relatif aux caractéristiques thermiques et à la

performance énergétique des constructions, paru au J.O le 27 octobre 2010, texte 2 ;

Arrêté du 26 octobre 2010 relatif aux caractéristiques thermiques et aux exigences de

performance énergétique des bâtiments nouveaux et des parties nouvelles de bâtiments

(rectificatif), paru au J.O le 26 décembre 2010, texte 10 ;

Arrêté du 20 juillet 2011 portant approbation de la méthode de calcul Th-B-C-E prévue

aux articles 4, 5 et 6 de l’arrêté du 26 octobre 2010 relatif aux caractéristiques

thermiques et aux exigences de performance énergétique des bâtiments nouveaux et des

parties nouvelles de bâtiments.

Les textes qui viennent compléter les premiers Arrêtés sont :

Décret n° 2011-544 du 18 mai 2011 relatif aux attestations de prise en compte de la

réglementation thermique et de réalisation d’une étude de faisabilité relative aux

approvisionnements en énergie pour les bâtiments neufs ou les parties nouvelles de

bâtiments, paru au J.O le 20

mai 2011, texte 5 ;

Arrêté du 11 octobre 2011

relatif aux attestations de

prise en compte de la

réglementation thermique

et de réalisation d’une étude

de faisabilité relative aux

approvisionnements en

énergie pour les bâtiments

neufs ou les parties

nouvelles de bâtiments, paru

au J.O le 22 octobre 2011,

texte 9.

http://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000022959397&dateTexte=&categorieLien=id

http://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000022959397&dateTexte=&categorieLien=id

http://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000022959342&fastPos=1&fastReqId=842184395&categorieLien=cid&oldAction=rechTexte


http://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000023281158&fastPos=1&fastReqId=1870217642&categorieLien=id&oldAction=rechTexte



http://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=7&ved=0CFcQFjAG&url=http%3A%2F%2Fwww.cythelia.fr%2Fimages%2Ffile%2FB%25C3%25A2timent%2520-%2520doc%2F2011-07-20%2520Arr%25C3%25AAt%25C3%25A9%2520approbation%2520m%25C3%25A9thode%2520Th-BCE.pdf&ei=Mf8YUNKqLsOh0QW3sIHADg&usg=AFQjCNF1vN1N8L4sbdU40M3JxejdtGsDSA




















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module 1b

Bilans thermiques été



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Bilan été d'un local

Introduction

Durant la période estivale, les apports thermiques de l'extérieur ne sont pas seulement

dus à la transmission thermique par les parois en fonction du DeltaT extérieur/intérieur

mais aussi par insolation (rayonnement solaire). Cette insolation n'est pas prise en

compte pour le calcul des déperditions thermiques hivernales car négligeable et ceci

d'autant plus que les températures de base servant à définir le DeltaT sont des

températures relevées principalement la nuit (souvent constatées au lever du jour).

Pour le calcul des charges, l'inertie thermique du local joue un grand rôle dans la

restitution du flux solaire. Deux paramètres traduisent le phénomène de l'inertie

thermique. Le premier de ces paramètres est le déphasage. Le déphasage est la

différence entre le moment où il y a transmission thermique instantanée maximale

sur une paroi et le moment où cette paroi fournie le maximum de chaleur au local. Le

second est l'amortissement. L'amortissement est le rapport de l'énergie fournie par

la paroi au local sur l'énergie due à l'ensoleillement reçu par celle-ci. Le déphasage

implique que l'énergie restituée par la paroi au local est moins importante que celle

reçue par cette dernière lors de l'ensoleillement.

Donc, une forte inertie induit un déphasage important ainsi qu'un amortissement

important.

Méthode de calcul des charges estivales.

Les charges totales estivales comprennent 5 types principaux de charges thermiques :

- Les charges thermiques par les parois vitrées, qui sont souvent prépondérantes.

- Les charges thermiques par les parois opaques.

- Les charges thermiques dues au renouvellement d'air.

- Les charges thermiques dues aux occupants.

- Les charges thermiques dues à l'éclairage et aux appareils électroménager.



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Charge thermiques par les parois vitrées. Le calcul des charges thermiques dues aux parois vitrées peuvent être scindées en deux

parties :

- Les charges dues à l'ensoleillement (flux direct et diffus).

- Les charges dues à la transmission thermique (conduction et convection).

Charges thermiques dues à l'ensoleillement.

Lorsque le rayonnement solaire atteint une

paroi vitrée, une partie du flux solaire est

réfléchi .Cette partie d'énergie n'est pas

transformée en chaleur et n'est pas prise

en compte dans les calculs,l’autre partie est

absorbé par le vitrage , cette partie

d'énergie se transforme en chaleur et est

transmise au local par convection au sein de

la couche limite superficielle intérieure (il

en est de même pour le coté extérieur), et

une partie est transmise au local. Cette

dernière partie atteint les éléments

intérieurs comme les parois opaques (murs, planchers) et le mobilier, à ce moment là,

cette énergie est dégradée en chaleur ce qui induit une augmentation de la température

du local.

La charge thermique transmise au local par les parois vitrées peut être relativement

importante voir même prépondérante sur la charge totale. De ce fait, il est nécessaire

de l'estimer de la façon la plus précise possible.. La prise en compte du flux solaire

instantané peut conduire à un surdimensionnement des charges qui va forcément influer

sur le dimensionnement du système de climatisation et sur son coût d'exploitation.

La méthode présentée ici donne des valeurs calculées qui prennent en compte le flux

solaire direct et diffus et ces valeurs intègrent le déphasage et l'amortissement des

apports thermiques effectifs par rapport aux apports thermiques instantanés. Ces

valeurs traduisent donc bien l'effet de la transmission du flux solaire par les parois

vitrées sur le local et non la charge instantanée. Ces valeurs

sont données pour 1 m² de surface vitrée effective

(surface en tableau diminuée de la surface de la

menuiserie). Le calcul des charges dues à l'ensoleillement

sur les parois vitrées ne va pas tenir compte de la présence

de stores, rideaux ou volets ni même des ombres portées

afin de prendre en compte les valeurs les plus défavorables.

La menuiserie étant opaque elle devrait être traitée comme

telle c'est à dire séparément du vitrage car la partie de

flux solaire transmis n'existe pas mais afin de ne pas

rajouter à la complexité des calculs, il est possible de l'intégrer dans le calcul des parois

vitrées comme expliqué ci-dessous.



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Charges dues à la transmission thermique.

Ces charges concernent principalement le rayonnement infrarouge. La transmission

thermique résulte du DeltaT extérieur / intérieur et ces charges peuvent être

prépondérantes si la paroi vitrée est la majeure partie du temps à l'ombre. Comme elles

sont fonction du DeltaT (en fonction de l'heure de la journée), des résultats peuvent

être négatifs ce qui signifie qu'il y a déperditions thermiques du local par les parois

vitrées et donc rafraîchissement.

Le flux thermique par transmission se calcule comme pour les déperditions thermiques à

la différence près que le calcul doit être fait pour chaque

heure de la journée et ceci afin de déterminer les charges

maximales (toutes charges confondues) pour une heure

donnée. La formule est :

QT_V = Uw x (Ag + Af) x (Te - Ti), en W

Uw est le coefficient de transmission thermique de la paroi

vitrée, en W/(m².K), défini comme expliqué à la partie

"Calcul des déperditions" sur la page "Calcul des

déperditions (RT2000)"

Te est la température de base en fonction de l'heure.

Ti est la température intérieure

Charges thermiques par les parois opaques. Lorsque les rayons du soleil atteignent une paroi opaque, une partie du flux solaire est

réfléchi et une partie est absorbée par les différents matériaux qui constituent la

paroi opaque. Il n'y a pas de flux transmis puisque la paroi est opaque au rayonnement.

Ce flux absorbé (l'énergie est dégradée en chaleur) est d'autant plus grand que la

couleur du parement de la paroi est sombre. L'inertie de la paroi conditionne le temps de

réponse (transmission de la chaleur au local). Plus l'inertie est grande, plus les apports

thermiques sont amortis et différés dans le temps.

Pour calculer les apports dus à

l'ensoleillement des parois opaques et pour

prendre en compte l'inertie de ces

dernières, la méthode de calcul présentée

ici utilise le concept de la température

extérieure virtuelle qui intègre le flux

solaire et les caractéristiques des parois

opaques (capacité d'absorption et inertie).

La température extérieure virtuelle est en

fait la température extérieure fictive dont

le DeltaT avec la température intérieure

occasionnerait le même flux de chaleur en

régime permanant établi (donc sans

fluctuation des températures) que celui dû

à l'ensoleillement et à l'inertie de la paroi.



F.Lefebvre Page 54

Le calcul de cette température virtuelle intègre une température extérieure

équivalente. La base de calcul pour la température virtuelle est l'heure solaire (l'été,

deux heures de moins que l'heure légale).

Détermination de l’ombre sur une façadeLe diagramme solaire

Le diagramme solaire pour une latitude donnée, permet de visualiser l'azimut et

l'hauteur du soleil pendant les heures de la journée et suivant les saisons.



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Les masques solaires

La position apparente du soleil varie pendant la journée

et suivant les saisons. Le diagramme solaire pour une

latitude donnée, permet de visualiser l'azimut et

l'hauteur du soleil pendant les

1. Latitude 48°N pour la moitié Nord de la France, la

Belgique et la Suisse

2. Latitude 44°N pour la

moitié Sud de la France, le

Nord de l'Italie et

l'Espagne

.

Les masques solaires sont les ombres portées par les obstacles environnants (arbres,

montagnes, bâtiments, etc...) sur un point donné (ici des capteurs solaires). Lors de la

conception du projet, il est très important de prêter

attention aux masques solaires et d'en mesurer l'incidence

sur les capteurs solaires. La mesure des masques n'est pas

chose aisée pour les capteurs solaires car ils se trouvent

généralement sur le toit et la position n'est pas des plus

confortable pour effectuer des mesures

http://www.outilssolaires.com/premier/prin-diag48.htm

http://www.outilssolaires.com/premier/prin-diag44.htm



F.Lefebvre Page 56

.

Afin de connaître l'impact des masques sur les

capteurs solaires, il est possible d'utiliser

plusieurs instruments pouvant mesurer des

angles (rapporteurs avec fil à plomb par

exemple) mais une façon simple est d'utiliser

un clinomètre. Cet instrument permet

d'effectuer un relever angulaire de hauteur et

azimutal des différents masques.

Il est possible de construire un clinomètre à

l'aide de deux planches de contre-plaqué, un pivot

quelconque et un réglet en bois servant de viseur

(voir photo).

La superposition des masques à la trajectoire du

soleil sur le diagramme solaire, permet de

visualiser les périodes où des ombres seront

portées L'emplacement des capteurs doit être

libre des ombres portées des masques lointaines

(comme une montagne, un immeuble ou un grand

arbre), et des masques proches (comme une cheminée, un décrochage du toit ou la

végétation saisonnière). Les installateurs expérimentés peuvent situer le meilleur

emplacement, mais dans certains cas, il vaut mieux évaluer le potentiel réel avec une

étude sur un diagramme solaire, car la position apparente du soleil varie beaucoup

pendant la journée et suivant les saisons.

Idéalement, les capteurs doivent être

dégagés de toute ombre portée pour au

moins 6 heures par jour pendant toute

l'année. Il est souvent difficile de

satisfaire ce critère, car le soleil est bas

sur l'horizon en hiver et il faut visualiser le

mouvement apparent du soleil à partir de

l'emplacement prévu pour les capteurs.

- les formes en gris représentent une

maison et un arbre visible de l'emplacement

prévu pour des capteurs solaires. Afin de

placer ces masques sur le diagramme solaire, il a fallu mesurer l'hauteur et l'azimut de

quelques points importants (la gouttière et le faîte de la maison, et la pointe culminante

du grand arbre,

- en décembre, la maison va cacher le soleil à partir de midi (solaire),

- entre la fin février et la fin octobre, l'emplacement pourrait recevoir au moins 6

heures de soleil chaque jour,

- l'emplacement ne sera jamais ensoleillé après 15h30.



F.Lefebvre Page 57

Choisir le bon store

Conseillé : Pour un store de

3,50 m d'avancée, l'ombre

obtenue sur la terrasse est

de 2,30 m. Le store fournit

donc l'ombre nécessaire

pour bien protéger votre

terrasse.

Déconseillé : Pour un store de

2,50 m de tombée, l'ombre

obtenue sur la terrasse est

d'environ 1,10 m. L'ombre

nécessaire est de plus de 2 m.

L'avancée est donc

insuffisante.

La quantité d’ombre projeté sur une façade sera donc fonction de

La position du soleil (hauteur et azimut)

Des dimensions du dispositif créant l’ombre

L’orientation de la paroi



F.Lefebvre Page 58

Charges thermiques dues au renouvellement d'air.

Pour évacuer la pollution émise par les occupants, il

est nécessaire de renouveler l'air ambiant (pour les

débits obligatoires, voir la page "Calcul des

déperditions (RT2000)". L'air extérieur entrant

dans les locaux crée une charge thermique qui doit

être prise en compte. En général, le logement n'est

pas totalement imperméable aux infiltrations d'air

parasite, en hiver on considère que le débit de

fuite est de 1,3 m3 par m2 de paroi, cette

infiltration parasite est favorisée par le tirage

thermique dû à la différence de densité entre l'air

intérieur et l'air extérieur. En été il en est

autrement car la température intérieure de l'air en pleine journée est la plupart du

temps inférieure à celle de l'air extérieur et de ce fait, le tirage thermique est

inexistant. Pour les moments où elle est supérieure à celle de l'air extérieur, le tirage

créé permet un rafraîchissement du logement. La nuit, comme la température de l'air

extérieur est souvent inférieure à celle de l'air intérieur une ouverture des fenêtres

permet de réduire les charges par un fort renouvellement d'air et selon l'inertie du

logement, ce rafraîchissement sera différé en journée. Conclusion, les entrées d'air

parasites peuvent être négligées dans le calcul des charges thermiques par

renouvellement d'air mais pour ceux qui le souhaite, rien ne les empêchent d'appliquer

un coefficient de majoration.

Dans le calcul des charges thermiques par renouvellement d'air, il y a un phénomène qui

est à prendre en compte, c'est l'humidité de l'air.

Le calcul des charges thermiques par renouvellement d'air doit alors être scindé en

deux parties :

- Les charges dues à la chaleur sensible de l'air.

- Les charges dues à la chaleur latente de l'air.

Charges thermiques sensibles.

Les charges thermiques sensibles se calculent de façon simple en appliquant la formule

suivante :

QA_S = V x 0,34 x (Te - Ti), en W

V étant le débit volumique en m3

0,34 est la capacité thermique volumique de l'air en Wh/m3.K donnée par le CSTB. En

été, la valeur moyenne est plutôt 0,33 Wh/m3.K.

Charges thermiques latentes.

Pour calculer les charges thermiques par chaleur latente, il est nécessaire de procéder à

une conversion entre le débit volumique (m3/h) et le débit massique (kg/h) avec une des

deux formules suivantes :

M = V / 0,84 ou M = V x 1,19, en kg/h



F.Lefebvre Page 59

0,84 est le volume spécifique, en m3/kg

et 1,19 est la masse volumique en

kg/m3, pour un air à 20 °C et une

hygrométrie de 50% à une pression

atmosphérique de 101325 Pa (pression

atmosphérique en Pascal au niveau 0).

Pour pouvoir effectuer les calculs, il est nécessaire de connaître l'humidité absolue de

l'air extérieur et de l'air intérieur. C'est la différence d'humidité absolue par le débit

massique qui va donner la charge thermique

La formule pour la charge thermique latente est :

QA_L = 0,827 x V x (rairExt - rairInt), en W

rairExt et rairInt sont les humidité absolues de l'air extérieur et intérieur, en gramme

d'eau par kg d'air sec (geau / Kgair_sec)

Charges thermiques dues aux occupants

Comme pour le renouvellement d'air, les charges thermiques dues

aux occupants sont scindées en deux parties :

- Les charges dues à la chaleur sensible du corps humain.

- Les charges dues à la chaleur latente du corps humain.

.



F.Lefebvre Page 60

Apports dus à l’éclairage

L’éclairage fournit aux locaux de la chaleur sensible uniquement par convection et

par rayonnement.

Les lampes utilisées de nos jours sont de deux natures : à incandescence et à

fluorescence. Selon la nature des lampes, le mode de transfert de chaleur varie

Un peu de technologie

La lampe à incandescence est constituée d'un filament composé d'un matériau ayant un

point de fusion élevé, dans une ampoule en verre sous vide ou remplie d'un gaz inerte

(gaz rare). Les filaments doivent avoir un point de fusion élevé, car le rapport de

l'énergie lumineuse dégagée sur

l'énergie calorifique augmente avec la

température, et l'efficacité de la

source lumineuse est optimale à la

température du filament la plus élevée.

Dans les premières lampes à

incandescence, on utilisait des filaments

de charbon. Les lampes actuelles sont

constituées d'un filament très fin en

tungstène, qui a un point de fusion de

3 410°c. Le filament doit être maintenu

dans une atmosphère inerte ou dans le

vide, car chauffé il pourrait réagir avec

l'atmosphère ambiante. Dans les lampes à incandescence, le gaz inerte présente un

autre avantage : il permet de ralentir l'évaporation du filament, et de prolonger ainsi

la vie de la lampe. La plupart des lampes à incandescence actuelles contiennent un

mélange d'argon et de gaz haloïdes ou une petite quantité d'azote ou de krypton. Des

modifications radicales dans la conception des lampes à incandescence ont entraîné le

remplacement des ampoules en verre par des tubes compacts en silice fondue.

Lorsqu'une lampe luminescente à gaz est traversée par un courant électrique, il se

produit une ionisation des particules de gaz à basse pression, provoquant une décharge

électrique. La lampe à arc à vapeur de mercure et le tube au néon sont deux exemples

représentatifs de ces dispositifs d'éclairage. Produisant une lumière bleu-vert intense,



F.Lefebvre Page 61

la première lampe est utilisée en photographie et pour l'éclairage des routes; le tube au

néon est employé pour éclairer les affiches et les enseignes décoratives. Dans les

lampes luminescentes à gaz

plus récentes, d'autres

métaux sont ajoutés au

mercure et au phosphore

dans les ampoules, afin

d'améliorer la teinte et

l'efficacité de l'éclairage.

Des tubes en céramique

translucide, semblable au

verre ont permis d'obtenir

des lampes à vapeur de sodium à haute pression, dont la puissance lumineuse est

inégalable.

La lampe fluorescente est un autre type de lampe luminescente à gaz utilisée pour

l'éclairage général. Il s'agit d'une lampe à vapeur de mercure à basse pression contenue

dans un tube en verre, dont la face interne est revêtue d'un matériau fluorescent, le

phosphore. Sous l'effet du rayonnement de l'arc dans la lampe à vapeur, le phosphore

devient fluorescent. La plus grande partie du rayonnement de l'arc est une lumière

ultraviolette invisible, mais ce rayonnement devient visible lorsque le phosphore est

excité. Les lampes fluorescentes présentent plusieurs avantages. En choisissant le type

de phosphore adéquat, on peut obtenir de ces lampes une lumière proche de la lumière

du jour. En outre, la lampe fluorescente présente une grande efficacité : un tube

fluorescent de 40 W produit autant de lumière qu'une ampoule à incandescence de

150 W. Ainsi, les lampes fluorescentes libèrent moins de chaleur que les ampoules à

incandescence pour une puissance lumineuse comparable.



F.Lefebvre Page 62

Quelles valeurs utiliser dans un calcul d’apports ?

Les apports des lampes

fluorescentes sont supérieurs à

la puissance nominale car elles

possèdent des accessoires

complémentaires qui consomment

une part importante d’énergie.

Pour en tenir compte, on

majorera de 15% la puissance

nominale installée dans le calcul

du bilan.

L’éclairage fluorescent à un meilleur rendement lumineux presque quatre fois plus

important pour un même confort vis à vis des occupants.

Dans le cadre d’avant projet, les

valeurs de puissances nominales à

prévoir en fonction de la surface à

éclairer pourront être relevées dans

le tableau ci contre, si elles ne sont

pas spécifiées dans le cahier des

charges.

Pour la petite histoire

Les premières formes de lampes étaient des torches ou des charbons ardents

placés dans des braseros. Puis on utilisa des torches à combustion lente pour

l'éclairage; ces torches étaient constituées de bottes de brindilles ou d'éclats de bois

résineux, et trempés dans de la graisse ou de l'huile pour être meilleurs combustibles.

L'origine précise de la lampe à huile, la première véritable lampe, reste obscure. Ce

type de lampe était déjà largement utilisé en Grèce au IVe siècle av. J.-C. Ces lampes

étaient des récipients ouverts en pierre, en argile, en os ou des coquilles, dans lesquels

on faisait brûler de la graisse ou de l'huile. Par la suite, les lampes furent en partie

placées dans des réservoirs contenant de la graisse ou de l'huile, et présentant un

petit orifice dans lequel on insérait une mèche de lin ou de coton. Le combustible

montait le long de cette mèche par capillarité, puis brûlait à l'extrémité de celle-ci.



F.Lefebvre Page 63

Les grosses lampes des époques grecque et romaine étaient munies de nombreuses

mèches pour fournir une lumière plus vive. Au Nord de l'Europe, la forme de lampe, la

plus courante, était un pot de pierre ouvert, rempli de graisse, dans lequel une mèche

était plongée. Des lampes de ce type sont encore utilisées aujourd'hui par les Inuits.

Le XVIIIe siècle connut une importante amélioration des lampes : Les mèches

plates, donnant une flamme plus importante, remplacèrent les mèches rondes. Le

chimiste suisse Aimé Argand inventa une lampe constituée d'une mèche tubulaire

entourée de deux cylindres métalliques. Le cylindre intérieur plongeait sous le

combustible et assurait un tirage interne. Argand fabriqua également une lampe à

cheminée de verre : un tube ou un cylindre de verre améliorait le tirage de la lampe,

augmentant ainsi son intensité lumineuse et évitant la formation de fumée. Ce cylindre

plongeant fut par la suite utilisé dans une nouvelle variante de la lampe à gaz. En

Amérique, dès l'époque coloniale, les lampes à mèche furent équipées de vis

permettant de régler la hauteur de la flamme.

Dès l'introduction du gaz éclairant au début du XIXe siècle, le gaz fut couramment

utilisé pour l'éclairage des villes et des villages. Trois formes de lampe à gaz étaient

alors employées : le bec d'Argand, les papillons ou becs éventails, dans lesquels le gaz

sortait d'une fente ou de trous pratiqués dans le bec du brûleur, et la lampe à gaz à

incandescence dans laquelle la flamme du gaz chauffait un manchon maillé finement

tressé, pour obtenir un blanc soudant. Dans les régions dépourvues de gaz, on utilisait

encore des lampes à mèche à réservoir d'huile. Jusqu'au milieu du XIXe siècle, l'huile

de baleine fut le principal combustible pour ce type de lampe. Elle fut ensuite

supplantée par le kérosène, qui présentait l'avantage d'être à la fois propre, peu

onéreux et sans danger.

À la fin du XIXe siècle, les lampes à gaz et les lampes à huile furent supplantées par

les lampes électriques à incandescence et les lampes fluorescentes. Dans certaines

zones rurales, on utilise encore des lampes et des lanternes (lampes portatives

protégées) au kérosène, ainsi que des lampes munies de manchon incandescent

similaire au manchon à gaz. Ce type de lanterne est également utilisé par les campeurs.



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APPORTS PAR LES VITRAGES

1 Apports par ensoleillement

l’ensoleillement du aux vitrages d’après Carrier est donné par la formule suivante

Dans cette

formule :

Qm est la quantité totale d’énergie reçue par m2 de surface de vitrage.

Qm est fonction de l’orientation du vitrage, de la latitude et de l’heure solaire à

laquelle le bilan est effectué

La valeur de Qm sera donnée par les tableaux

Attention : dans ces documents la valeur de Qm est exprimée en Kcal/h°c

quelques définitions

La latitude d'un lieu donné est l'angle formé par la verticale de ce lieu avec le plan

de l'équateur. Exprimée en degrés, elle est comptée de 0° à 90° à partir de

l'équateur vers les pôles, positivement vers le nord et négativement vers le sud.

La longitude d'un lieu donné correspond à l'angle formé par le méridien de ce lieu

avec le méridien d'origine (méridien de Greenwich). À partir de cette origine, elle

varie entre 0° et 180°, positivement vers l'ouest et négativement vers l'est.

Q= Qm x Fn x Fr x Fm x Fvn x Ps x S



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heure d'été,

système consistant à avancer l'heure légale de une ou deux heures par rapport à

l'heure solaire, de façon à bénéficier d'une plus longue période d'ensoleillement en

soirée et dans le but de faire des économies d'énergie. Dans les pays tempérés de

l'hémisphère Nord, l'heure est avancée d'une heure au printemps, puis remise à

l'heure «normale» en automne.

Le concept de l'heure d'été fut mentionné en 1784, dans un essai de Benjamin Franklin..

L'heure d'été fut appliquée en France à partir de 1916 et, après la Première Guerre

mondiale, de nombreux pays européens l'adoptèrent afin de réaliser des économies

d'énergie.

Par la suite, certains revinrent à l'heure solaire; d'autres conservèrent l'heure d'été,

qui était cependant controversée. À la suite de la crise pétrolière de 1973, l'heure

d'été fut de nouveau adoptée, notamment par la France, en 1976.

Hauteur et azimut du soleil

Pour repérer la position

du soleil dans le ciel, il est

nécessaire d’utiliser deux

coordonnées. Ce sont

l’azimut et la hauteur.

La hauteur du soleil est l ‘angle que fait la direction du

soleil avec le plan horizontal. Les lignes horizontales du

diagramme figurent les hauteurs angulaires de 10° en 10°

au-dessus de l’horizon (0° pour le plan horizontal et 90°

pour le zénith



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L’azimut solaire est l’angle que fait le plan vertical du soleil

avec le plan méridien du lieu. On le mesure à partir du Sud,

vers l’Est ou vers l’Ouest (0° pour le Sud, 180° pour le

Nord). Les lignes verticales du diagramme figurent les

angles azimutaux de 10° en 10°.

En guise de conclusion

L’expression "le soleil se lève à l’est et se couche à l’ouest" n’est pas exacte. En effet,

en décembre, il se lève au sud-est pour se coucher au sud-ouest, tandis qu’en juin, il se

lève pratiquement au nord-est pour se coucher au nord-ouest. Ceci donne 7 heures

d’ensoleillement maximum en décembre et plus de 16 heures en juin : ce sont les deux

époques des solstices de l 'année. Ce n’est qu’aux équinoxes de printemps et d’automne

que la durée du jour est égale à celle de la nuit.

Quant à la hauteur du soleil, elle atteint un maximum de 62° le 21 juin à 12 univ., alors

que le 21 décembre à 12 univ. elle n'atteint que 16°.

Fn est un facteur résultant de la nébulosité du lieu ou se situe le local

Fn aura les valeurs

Fn facteur de nébulosité du lieu

Fn aura les valeurs

0,8 dans le cas d’une très grande

ville industrielle

0,85 pour une moyenne ville

Population jusque 100.000 h

0,9 pour une petite ville


0,95 pour un local à la campagne


1 pour un local isolé à la

campagne



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Fr est un facteur résultant de la température du point de rosée du lieu où se situe le

local

Fr = 1 si Tr =20

Fr= 1,06 si tr compris entre 15 inclus et 20

Fr= 1,12 si tr compris entre 10 inclus et 15

Fr= 0,94 si tr compris entre 20 et 25 inclus

Fr= 0,88 si tr compris entre 25 et 30 inclus

Fm est un facteur de majoration pour encadrement métallique

des vitrages.

Menuiserie bois ou PVC : Fm = 1

Menuiserie métallique : Fm = 1.175

Fvn est le facteur de vitrage nu.

Les valeurs de Fvn seront données par les documents

Ps est le facteur de protection solaire si elle existe.

Les valeurs de Ps seront données par les documents

Si il n’y a pas de protection solaire sur le vitrage, Ps sera égal à 1

S est la surface du vitrage exprimée en m2

2 Apports par transmission

l’apports par transmission par les vitrages sera donné par la formule

dans cette formule

U est le coefficient de transmission théorique surfacique du vitrage

S est la surface du vitrage comptée en tableau ( menuiserie comprise )

(Te – Ti) est l’écart de température entre les deux faces de la paroi, Te étant la

température extérieure corrigée à l'heure où le bilan est effectué.

Q = U x S x ( Te – Ti )



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Un vitrage intelligent qui s’adapte à l’ensoleillement

Un nouveau type de vitrage intelligent permet d’assurer une gestion active de la lumière

et de la chaleur naturelles. Ce nouveau système, dit « Electrochrome SageGlass® », est

développé par le groupe français Saint-Gobain (sous la marque Quantum Glass). Il a été

récompensé d’une médaille d’argent au Concours de l’Innovation du salon de la

construction Batimat qui s’est tenu à Paris

Une meilleure efficacité énergétique

La bonne luminosité d’un bâtiment est un critère énergétique important pour limiter

l’éclairage artificiel. Elle peut cependant engendrer quelques contraintes : chaleur

excessive, éblouissement, etc. Le vitrage isolant Electrochrome SageGlass® permet de

pallier ces éventuels désagréments.

Sous l’effet d’un faible courant électrique, cette nouvelle enveloppe active passe d’un

état clair à un état teinté (et inversement) tout en conservant une transparence

minimum. Elle s’adapte ainsi en fonction de l’ensoleillement et de la chaleur. Cela permet

notamment de remplacer un système d’occultation mécanique ou fixe tel que le store.

Une technologie électronique innovante

Le verre extérieur du vitrage SageGlass® est recouvert de fines couches de métal, d’une

épaisseur totale inférieure à 1/50e d’un cheveu humain. Quand un faible courant transite

au sein de ce revêtement, les ions se déplacent d’une couche à une autre. Cela a pour

effet de teinter le vitrage et de réduire la lumière et la chaleur pénétrant à l’intérieur

du bâtiment. En inversant la polarité du courant, les ions retournent à leur couche

d’origine et le verre retrouve son état clair.

Cette technologie met en application le principe d’oxydation / réduction (réaction au

cours de laquelle se produit un transfert d'électrons). Elle peut être contrôlée

automatiquement, manuellement ou les deux, afin de s’adapter aux besoins des

différents bâtiments.

Principe

technologique du

vitrage

« Electrochrome

SageGlass® »

(©Quantum Glass)

http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/energie-chimique



F.Lefebvre Page 69

Apports par les parois opaques

les apports dus aux parois opaques seront donnés d’après Carrier par la formule

suivante

Q = t fictif corrigé x Fn x Fl x Fc x U x S

Dans cette formule :

t fictif corrigé est l’écart de température à prendre en compte au niveau de la paroi

opaque.

Cet écart de température est fonction de l’inertie thermique du batiment, de

l’orientation de la paroi et de l’heure à laquelle est effectué le calcul d’apports.

Le t fictif sera donné par les documents

La correction éventuelle de cet écart de température se fera à l’aide du document

Fn est un facteur résultant de la nébulosité du lieu ou se situe le local

Fn aura les valeurs

0,8 dans le cas d’une très grande ville industrielle

0,85 pour une moyenne ville

0,9 pour une petite ville

0,95 pour un local à la campagne

1 pour un local isolé à la campagne

Fl est un facteur résultant de la latitude à

laquelle se situe le local étudié.

Fl est également fonction du mois de

l’année où est effectué le bilan ainsi que de

l’orientation de la paroi.



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Valeurs de correction de Fl

Pour une situation 40 ° latitude Nord

juin Juillet

mai

Aout

avril

Septembre

mars

Octobre

février

Novembre

janvier

décembre

Nord

1.15 1.00 0.73 0.61 0.47 0.34 0.34

Nord est

Nord ouest 1.05 1.00 0.81 0.46 0.28 0.12 0.10

Est

Ouest 0.98 1.00 0.98 0.90 0.74 0.61 0.52

Sud est

Sud ouest 0.89 1.00 1.17 1.30 1.31 1.26 1.20

Sud

0.78 1.00 1.49 2.05 2.40 2.42 2.40

Horizontal

1.03 1.00 0.92 0.80 0.54 0.44 0.37

Pour une situation 50 ° latitude Nord

juin Juillet

mai

Aout

avril

Septembre

mars

Octobre

février

Novembre

janvier

décembre

Nord

1.08 0.95 0.73 0.54 0.34 0.27 0.20

Nord est

Nord ouest 1.00 0.92 0.74 0.46 0.23 0.72 0.55

Est

Ouest 1.00 1.00 0.97 0.84 0.63 0.39 0.29

Sud est

Sud ouest 1.08 1.14 1.28 1.31 1.28 1.00 0.93

Sud

1.38 1.56 2.02 2.35 2.45 2.25 2.08

Horizontal

0.95 0.91 0.80 0.64 0.41 0.23 0.17

Fc est un facteur de correction qui tient compte de la coloration extérieure de la paroi.

Fc sera égal à 0.55 pour les parois de teinte claire :

Blanc, gris, bleu ou vert clair, métaux polis

Fc sera égal à 0.77 pour les parois de teinte moyenne :

Bleu, rouge vif, jaune gris.

Fc sera égal de 0.90 à 1 pour les parois de teinte sombre ou dont la surface est

rugueuse.

S est la surface de la paroi opaque exprimée en m2

U est le coefficient de transmission théorique surfacique de la paroi opaque

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Fluides - Energies Domotique - btsfroidclimdouai.info · La conduction est la transmission d'énergie ou de chaleur par la matière même de la paroi (sa partie solide). On dit qu'une