Pertes surfaciques
Pertes surfaciques :
Pertes par les toitures : sous combles, toitures terrasses, planchers hauts...
Pertes par les parois opaques : murs extérieurs ou en contact avec un espace non chauffé...
Pertes par les parois vitrées : fenêtres, porte-fenêtre, portes vitrées...
Pertes par les planchers bas : en contact avec le sol, sur cave, planchers bas intermédiaires...
Fondamental :
L'énergie perdue par déperdition thermique au travers d'un (1) m2 de paroi séparant deux milieux à des températures distinctes
pendant une (1) seconde s'écrit de manière générique :
pertes instantanée (par seconde) en Ws ou Joules
avec
U = coefficient de déperdition thermique surfacique de la paroi en (W /m²K)
Tint et Text respectivement les températures intérieures et extérieures en Kelvin (K)
Et avec
, Rth étant la résistance thermique de la paroi
ei = épaisseur du matériau « i » constitutif de la paroi (m)
= coefficient de conduction thermique du matériau « i » constitutif de la paroi
Rsurfaces étant un terme défini conventionnellement (réglementation) selon les cas de figure :
Cas de figures et valeurs de Rsurface | Paroi en contact avec : l'extérieur ou un passage ou local ouvert | Paroi en contact avec : un autre local (chauffé ou non chauffé) ou un comble, un vide sanitaire |
R surfaces = | ||
Paroi verticale ou faisant avec le plan horizontal un angle >à 60° | 0.17 | 0.22 |
Paroi verticale ou faisant avec le plan horizontal un angle ≤ à 60° | 0.14 | 0.18 |
Flux descendant (plancher bas) | 0.22 | 0.34 |
Illustration :
Soit le mur de façade ci contre constitué de :
Mur porteur en blocs de béton manufacturés (parpaings) creux de 20cm, λ = 1,05
Isolant thermique d'épaisseur 80 mm, , λ = 0,034
Plaque de parement d'épaisseur 1,8 cm et , λ = 0,3
La résistance thermique
Rth = (0,20/1,05) + (0,08/0,034) + (0,018/0,3) + Rsurfaces
Cette dernière (Rsurfaces) valant selon le tableau (ligne 1 & colonne 1) = 0,17
Donc :
Rth = 2,77 et donc
Remarque :
Plus « U » est petit, donc plus « Rth « est grand, plus l'ouvrage est isolé et donc les déperditions thermiques faibles
Rth est grand si les épaisseurs « ei » des matériaux isolants mises en œuvre sont importantes, si les conductivités thermiques « λi » sont faibles (matériaux très isolants)
Ordres de grandeur d'éléments constitutifs performants :
Parois opaques (ex : murs de façade) U < 0,20 donc Rth > 5,00
Parois vitrées (ex : fenêtres) U < 1,25 donc Rth > 0,80
Fondamental :
A l'échelle d'un ouvrage, bâtiment, , et sur une année (saison conventionnelle de chauffage, base de calcul des DJU) les déperditions thermiques par l'enveloppe (parois) chaque seconde s'écrivent donc :
W.S soit Joules
où :
= Coefficient de déperdition thermique unitaire de la paroi « i »
= surface réelle de la paroi « i » dans le projet
Problème :
Le gradient (différence) de température entre l'intérieur et l'extérieur,
, varie au cours du temps :
Température intérieure = température de consigne, c'est la température de chauffage souhaité des espaces intérieurs. Elle est constante au cours d'une saison de chauffage et dépend du type d'occupation des locaux, sa valeur est fixée conventionnellement (voir plus loin).
Température extérieure : elle évolue chaque heure et chaque jour selon le climat et donc la position géographique...
Définition : Degré Jour Unifiés (DJU)
On utilise les degrés-jours-unifiés (DJU[1]) pour calculer les consommations de chauffage sur une durée donnée : journée, mois, année ; pour un lieu donné, le degré jour est une valeur représentative de l'écart entre une température de référence égale à 18°C et la température moyenne extérieure relevée sur la journée.
Les degrés jours sont issus donc de relevés météorologiques
Pour l'ensemble d'une saison de chauffage, 232 jours allant du 1er octobre au 20 mai, on fait donc le cumul de ces écarts journaliers
Si la température moyenne extérieure est supérieure ou égale à 18°C, le DJU vaut zéro (0).Cela revient à considérer le chauffage inutile.
En France, le total annuel moyen va de 1400 DJU pour la côte Corse à 3800 DJU dans le Jura. Pour un hiver de rigueur moyenne le nombre de DJU se situe entre 2000 et 3000 pour la majeure partie du territoire métropolitain.
Exemple :
On a relevé sur 7 jours les températures moyennes extérieures suivantes :
Les DJU sur cette période valent donc :
Jour 1 = 18-13 = 5°C
Jour 2 = 18 – 15 = 3 °C
Jour 3 = 18-11 = 7°C
Jour 4 et jour 5 = 18-9 = 9°C
Jour 6 = 18-11 = 7 °C
Jour 7 = 0, car la moyenne extérieure est > 18°C
DJU sur 7 jours = 40°C
Fondamental :
A l'échelle d'un ouvrage, bâtiment, et sur une année (saison conventionnelle de chauffage, base de calcul des DJU) les déperditions thermiques par l'enveloppe (parois) s'écrivent donc :
W.S soit Joules
Wh (Wattheures)
Attention :
Ceci vaut pour une température intérieure de 18°C , valeur de référence pour les relevés météorologiques des DJU. Si la température intérieure devait être différente, il faut adapter ce résultat de base.
