Bilan thermique d’un bâtiment•Connaissances fondamentales•Les pertes thermiques par transmission.•Les pertes thermiques pa...
Le bilan thermique dun bâtiment.
Régime statique et régime dynamique.En régime thermique permanentla température en un point dune paroi ou dun local estind...
Dans la réalité, tout bâtiment a un comportementthermique dynamique principalement dûaux variations climatiques extérieure...
Influence des conditions climatiques.Température- action directe perte par infiltration et ventilation- action indirecte é...
Calcul des déperditions:En général, les déperditions de base sont calculésindépendamment du système et du régime dechauffa...
Les pertes thermiques par ventilation.L’air extérieur s’introduit dans le bâtiment•par ventilation (effet volontaire)•par ...
Les pertes thermiques par ventilation.Par contre, les infiltrations dair dans un bâtiment sontdues à des différences de pr...
Les pertes thermiques par ventilation.Les déperditions thermiques par ventilation sont doncproportionnelles :•au volume da...
Les gains solaires.Le rayonnement solaire reçu par un bâtiment dépend•du climat et de ses variations journalières etsaison...
L ’ensoleillement.Influence directe
Les gains solaires.Influence de l’orientation
L’ensoleillement.Influence directe
Les gains solaires.Capter par les vitrages.Le facteur solaire FS représente le pourcentage d’énergiesolaire incidente, tra...
Les gains solaires.Capter par les vitrages.Les valeurs indiquées ne sont représentatives qued’un angle d’incidence donné.
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Les gains solaires.Capter par les parois opaques.Lorsque les rayons du soleilfrappent une paroi opaque, unepartie de léner...
Les gains solaires.Capter par les parois opaques.Coefficient dabsorption solaire.Une valeur approchée peut être déterminée...
Coefficient dabsorption solaire de différents matériaux.Les nombres indiqués expriment la fraction de rayonnement solairei...
Les gains solaires.Capter par les parois opaques.Evolution de latempérature sur la faceexterne d’une paroi sud,par ciel se...
Les gains internes.
La règlementation.Pour le logement neuf, lauteur de projet a le choixentre le respect•dun niveau K (niveau disolation ther...
Eléments de la superficie de déperditionkmax(W/m²K)Fenêtres et autres parois translucides, portes 3.5Murs et parois opaque...
Calcul du K >>uniquement pertes par transmissionCalcul du BE tient compte•des pertes par transmission,•des pertes par vent...
Avant de continuer les calculs du BE il faut juger si lelieu dimplantation du bâtiment permet de satisfaire àcette exigenc...
Lorsque la hauteur moyenne de lhorizon du secteur " vuutilement " par les fenêtres orientées SE - S - SW esttrop élevée (p...
Inclinaison par rapport à lhorizontaleOrientation0 15 30 45 60 75 90S 138,2 157,5 168,0 172,7 168,5 158,3 140,2SSE - SSW 1...
Valeurs de Itmax (W/m²) en décembreInclinaison par rapport à lhorizontaleorientation0 15 30 45 60 75 90S 21,3 38,4 46,2 57...
Le facteur dombrage f1 dû àla fenêtre et aux écrans liés àla façade est déterminé enfonction des rapportssurplomb X/hauteu...
Le facteur f1 est calculé pour les mois de mars et dedécembre.
Calcul du facteur d ’ombrage f2.Façade θmoy (°)NESW12151112
Calcul de f2f2 pour les fenêtresau rez-de-chausséeou au premier étage.Fenêtres situées aurez-de-chaussée(droite 1)Fenêtres...
Calcul de f2f2 pour les fenêtresau rez-de-chausséeou au deuxièmeétage.Fenêtres situées aurez-de-chaussée(droite 1)Fenêtres...
La valeur de η peut être déterminée à laide dugraphique ci-contre.La courbe I3 est valable pour des maisons deconstruction...
 Température moyenneextérieure : ΘΘemem Température deconfort : ΘΘimim Température sanschauffage (avecapports solaires)...
L ’ensoleillement.Influence directe
L ’ensoleillement.Influence indirecte.
Le vent.
Le vent.Influence directe.Influence indirecte.he = 8.1 + 3,6 v en W/m² K
Pour climat froid Pour climat chaudVitrage basse-émissivité.
Déperditions par les parois vitrées.Différents moyens ont été mis en œuvre pour réduire latransmission thermique au droit ...
Ponts thermiques.
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Bilan thermique

  1. 1. Bilan thermique d’un bâtiment•Connaissances fondamentales•Les pertes thermiques par transmission.•Les pertes thermiques par ventilation.•Les pertes thermiques par rayonnement.•Les gains solaires.•Les gains internes.•La réglementation thermique.
  2. 2. Le bilan thermique dun bâtiment.
  3. 3. Régime statique et régime dynamique.En régime thermique permanentla température en un point dune paroi ou dun local estindépendante du temps,et donc indépendante•des variations climatiques•des variations des caractéristiques de lambianceintérieure.En réalité le régime thermique est dynamique dû•aux variations climatiques•à l’évolution des températures intérieures
  4. 4. Dans la réalité, tout bâtiment a un comportementthermique dynamique principalement dûaux variations climatiques extérieures•température•rayonnement solaire•ventaux régimes d’occupations intérieures•températures de consigne•comportement des occupants(ventilation, apports internes,….)•installation de chauffage et de régulation
  5. 5. Influence des conditions climatiques.Température- action directe perte par infiltration et ventilation- action indirecte évolution de la temp. dans les paroisRayonnement solaire- action directe captage par les fenêtres puis stockagedans les murs et planchers- action indirecte absorption par les parois opaquesVent- action directe taux d ’infiltration et de ventilation- action indirecte le coefficient de transmission de surfaceest fonction de la vitesse du ventinfluence sur la temp. dans les parois
  6. 6. Calcul des déperditions:En général, les déperditions de base sont calculésindépendamment du système et du régime dechauffage.Les déperditions par transmission à travers une paroisont données par la formule suivante:Dt = kc A ( Ti –Te)A: surface de la paroi: m2Kc: Coefficient W/m2°CTe: Température extérieure: ° CTi: Température résultante sèche °CDans le cas des sols, Dt est proportionnelle aupérimètre P. Dt= Kc P ( Ti-Te)
  7. 7. Les pertes thermiques par ventilation.L’air extérieur s’introduit dans le bâtiment•par ventilation (effet volontaire)•par infiltration (effet involontaire).La ventilation assure le renouvellement sanitaire (apportd’air frais, évacuation des odeurs, etc.) nécessaire à labonne santé de loccupant.Elle peut être assurée•soit naturellement via des orifices damenée dair fraiset de rejet dair vicié,•soit mécaniquement, par des bouches de pulsion etdextraction.
  8. 8. Les pertes thermiques par ventilation.Par contre, les infiltrations dair dans un bâtiment sontdues à des différences de pression engendrées•soit par le vent,•soit par lécartentre lestempératuresintérieure etextérieureElles sont duesaux défautsdétanchéité delenveloppe.
  9. 9. Les pertes thermiques par ventilation.Les déperditions thermiques par ventilation sont doncproportionnelles :•au volume dair réchauffé ou rafraîchi,•au taux de renouvellement dair n (nombre de fois quele volume dair est renouvelé par de lair frais par heure,mesuré en h-1), et•à la chaleur volumique de lair (chaleur nécessaire pourréchauffer 1 m³ dair de 1 Kelvin, soit 0,34 Wh/m³.K).Qv = 0.34 × n × V × (Tint - Text).
  10. 10. Les gains solaires.Le rayonnement solaire reçu par un bâtiment dépend•du climat et de ses variations journalières etsaisonnières.•de lorientation du bâtiment•de la nature de ses surfaces et de ses matériaux•de la topographie du lieu•de lombrage, etcLe soleil peut contribuer au chauffage des bâtiments enhiver,•par effet de serre au droit des parois vitrées•par réchauffement des parois opaques
  11. 11. L ’ensoleillement.Influence directe
  12. 12. Les gains solaires.Influence de l’orientation
  13. 13. L’ensoleillement.Influence directe
  14. 14. Les gains solaires.Capter par les vitrages.Le facteur solaire FS représente le pourcentage d’énergiesolaire incidente, transmis au travers d’une paroi vitrée àl’intérieur d’un local.Les gains solaires au traversdun élément transparent sontfonction de langle dincidencedes rayons du soleil avec levitrage et donc :•de la latitude et la saison(pour la position du soleil) ;•de lorientation et linclinaisonde la paroi
  15. 15. Les gains solaires.Capter par les vitrages.Les valeurs indiquées ne sont représentatives qued’un angle d’incidence donné.
  16. 16. 841008int.ext.451005int.ext.4610039int.ext.vitrageclairvitrageabsorbantvitrageréfléchissantFacteur solaireFacteur solaire6 2 1337 312 494958588686
  17. 17. Les gains solaires.Capter par les parois opaques.Lorsque les rayons du soleilfrappent une paroi opaque, unepartie de lénergie est absorbéetandis que le reste est réfléchi.Les gains solaires au droit delélément opaque sont fonction• de langle dincidence desrayons du soleil (orientation etinclinaison de la paroi),•de la couleur et de laspect de lasurface du matériau utilisé.
  18. 18. Les gains solaires.Capter par les parois opaques.Coefficient dabsorption solaire.Une valeur approchée peut être déterminée enfonction de la couleur (surfaces lisses, unies).Blanc 0,25 à 0,40Gris au gris foncé 0,40 à 0,50Vert, rouge et brun 0,50 à 0,70Brun au bleufoncé0,70 à 0,80Bleu foncé au noir 0,80 à 0,90
  19. 19. Coefficient dabsorption solaire de différents matériaux.Les nombres indiqués expriment la fraction de rayonnement solaireincident absorbé.Ardoise 0,89Bétonpropreà moitié propresale0,550,700,80Boisclair (pin)foncé (traité)0,600,85Briques vernissée, blanche 0,26Calcaireclairsombre0,350,50Grèsbeigegris clairrouge0,540,620,73Marbreblancsombre0,440,66Granit rougeâtre 0,55Métauxacier émaillé, blancaluminium policuivre, policuivre, terni0,450,150,180,64Plâtre 0,07
  20. 20. Les gains solaires.Capter par les parois opaques.Evolution de latempérature sur la faceexterne d’une paroi sud,par ciel serein, le 15 juin,en Belgique, pour descoefficients dabsorptionsolaire suivants :•0,7 rouge et brun•0,45 gris•0,2 blanc
  21. 21. Les gains internes.
  22. 22. La règlementation.Pour le logement neuf, lauteur de projet a le choixentre le respect•dun niveau K (niveau disolation thermique globale)•ou dune valeur Bemax (besoins nets en énergie pourle chauffage du bâtiment).•dans tous les cas, des valeurs kmax des paroisà ne pas dépasser.Bâtiment Construction neuve Transformation avecchangementd’affectationTransformation sanschangementd’affectationLogement K55 ou Be 450valeurs k maxK65Valeurs k max-Valeurs k maxBureaux et écoles K65Valeurs k maxK70Valeurs k max-Valeurs k max
  23. 23. Eléments de la superficie de déperditionkmax(W/m²K)Fenêtres et autres parois translucides, portes 3.5Murs et parois opaques verticales :- entre le volume protégé (VP) et lair extérieur ou entre levolume protégé et un local non chauffé non à labri du gel- entre le volume protégé et un local non chauffé à labri dugel- entre le volume protégé et le sol0,60,90,9Toiture entre le volume protégé et lambiance extérieure ouensemble de plafond + grenier + toiture0,4Plancher :- entre le volume protégé et lair extérieur ou entre le volumeprotégé et un local non chauffé non à labri du gel- entre le volume protégé et un local non chauffé à labri dugel- entre le volume protégé et le sol0,60,91,2Paroi mitoyenne :entre deux volumes protégés ou entre appartements1Valeurs des coefficients kmax
  24. 24. Calcul du K >>uniquement pertes par transmissionCalcul du BE tient compte•des pertes par transmission,•des pertes par ventilation,•des apports internes (occupation, éclairage,appareils...)•des gains solaires,•de linertie du bâtiment.Lorsque le résultat du calcul indique que le niveau Kobtenu est supérieur à K55•améliorer l ’isolation•faire le calcul du BE si le bâtiment peut profiter degains solaires importants.
  25. 25. Avant de continuer les calculs du BE il faut juger si lelieu dimplantation du bâtiment permet de satisfaire àcette exigence.La ligne dhorizon est relevée dans un secteur daumoins 45° de part et dautre de la normale tracée surla façade projetée.
  26. 26. Lorsque la hauteur moyenne de lhorizon du secteur " vuutilement " par les fenêtres orientées SE - S - SW esttrop élevée (par exemple angle>35° ) il nestgénéralement pas utile dessayer de satisfaire àlexigence relative aux besoins nets en énergie.
  27. 27. Inclinaison par rapport à lhorizontaleOrientation0 15 30 45 60 75 90S 138,2 157,5 168,0 172,7 168,5 158,3 140,2SSE - SSW 138,2 154,3 164,8 168,0 163,8 151,9 134,0SE - SW 138,2 150,4 157,7 157,7 151,1 139,3 125,0ESE - WSW 138,2 143,2 144,2 141,0 133,7 121,9 107,1E - W 138,2 136,1 132,4 125,3 117,1 105,3 92,8ENE - WNW 138,2 127,4 117,4 107,9 97,3 87,1 75,4NE - NW 138,2 121,1 105,5 92,1 82,3 72,8 58,3NNE - NNW 138,2 116,3 92,9 80,1 71,8 63,6 52,0N 138,2 111,8 80,7 68,1 61,3 54,8 46,7Valeurs de Itmax (W/m²) en mars
  28. 28. Valeurs de Itmax (W/m²) en décembreInclinaison par rapport à lhorizontaleorientation0 15 30 45 60 75 90S 21,3 38,4 46,2 57,1 60,0 60,8 61,4SSE - SSW 21,3 37,3 44,8 55,0 59,3 58,1 57,2SE - SW 21,3 32,8 41,0 49,2 49,7 49,3 46,1ESE - WSW 21,3 26,8 30,7 34,8 35,1 35,3 33,0E - W 21,3 21,3 21,1 21,3 21,4 21,9 20,6ENE - WNW 21,3 17,8 16,2 15,8 15,4 14,9 14,0NE - NW 21,3 14,9 12,1 10,9 10,1 9,2 8,0NNE - NNW 21,3 13,4 11,7 10,6 9,8 8,4 7,4N 21,3 12,3 11,4 10,5 9,7 8,2 6,9
  29. 29. Le facteur dombrage f1 dû àla fenêtre et aux écrans liés àla façade est déterminé enfonction des rapportssurplomb X/hauteur de lafenêtre Z et séparationY/hauteur de la fenêtre Z.Calcul du facteur d ’ombrage f1.
  30. 30. Le facteur f1 est calculé pour les mois de mars et dedécembre.
  31. 31. Calcul du facteur d ’ombrage f2.Façade θmoy (°)NESW12151112
  32. 32. Calcul de f2f2 pour les fenêtresau rez-de-chausséeou au premier étage.Fenêtres situées aurez-de-chaussée(droite 1)Fenêtres situées aupremier étage(droites 1 à 5)droite 1: a>200mdroite 2: a=200mdroite 3: a=100mdroite 4: a=50mdroite 5: a=20m
  33. 33. Calcul de f2f2 pour les fenêtresau rez-de-chausséeou au deuxièmeétage.Fenêtres situées aurez-de-chaussée(droite 1)Fenêtres situées audeuxième étage(droites 1 à 5)droite 1: a>200mdroite 2: a=200mdroite 3: a=100mdroite 4: a=50mdroite 5: a=20m
  34. 34. La valeur de η peut être déterminée à laide dugraphique ci-contre.La courbe I3 est valable pour des maisons deconstruction traditionnelle (classe dinertie I3)La courbe I5 estvalable pour desimmeublesdappartements(classe dinertieI5).
  35. 35.  Température moyenneextérieure : ΘΘemem Température deconfort : ΘΘimim Température sanschauffage (avecapports solaires) :ΘΘscsc Effet des gainsinternes :Température denon-chauffage ΘΘncncJ A S O N D J F M A M J05101520 °CΘΘememΘΘimimΘΘscscΘΘncnc30 joursDegrés-jours éq.en nov.Saison de chauffe10,5 °CDegrés - jours équivalentsDegrés - jours équivalentsen novembre :en novembre :10,5 °C x 30 j = 315 dj10,5 °C x 30 j = 315 dj
  36. 36. L ’ensoleillement.Influence directe
  37. 37. L ’ensoleillement.Influence indirecte.
  38. 38. Le vent.
  39. 39. Le vent.Influence directe.Influence indirecte.he = 8.1 + 3,6 v en W/m² K
  40. 40. Pour climat froid Pour climat chaudVitrage basse-émissivité.
  41. 41. Déperditions par les parois vitrées.Différents moyens ont été mis en œuvre pour réduire latransmission thermique au droit des vitrages.•Intercaler entre deux vitrages un excellent isolant,transparent, disponible et gratuit : lair immobile sec•Agir sur les caractéristiques de surface du verre. Levitrage à basse émissivité est recouvert dune mincecouche doxyde métallique parfaitement transparent, quipermet de réduire considérablement lémission desinfrarouges vers lextérieur.•L’utilisation de nombreux matériaux expérimentaux•La présence de volet durant la nuit.
  42. 42. Ponts thermiques.

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