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  1. 1. LP MIE Module UE2 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 1 ENERGETIQUE DU BATIMENT I. INTRODUCTION : Prenons l’exemple d’un bâtiment en hiver pour lequel on souhaiterait obtenir une température intérieure de 18 [°C] en moyenne pour – 5 [°C] à l’extérieur, et effectuons un bilan thermique :  Ce bâtiment est soumis à des pertes calorifiques vers l’extérieur, des ………………….. Ces déperditions sont dues et sont proportionnelles à la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur du bâtiment.  De plus, ce bâtiment reçoit des ………………….. que l’on dit gratuits, dus à l’environnement du bâtiment : Environnement intérieur : …………………………………………………………. Environnement extérieur : …………………………………………………………..  Les besoins calorifiques pour les occupants sont donc égaux à : ………………………………………………………………………………………….. Ces besoins correspondent à la puissance d’émission que l’on devra fournir pour assurer le confort des occupants.  L’installation de chauffage qui va fournir cette puissance de chauffage va elle-même être soumise à un certain nombre de pertes calorifiques. Ces pertes vont se localiser au niveau de la production (avec des pertes de combustion, c'est-à-dire au niveau du brûleur, à travers les parois de la chaudière, par les fumées chaudes) et au niveau de la distribution (avec des pertes au niveau de la tuyauterie non calorifugée).  Finalement, l’énergie que l’on va consommer pour notre chauffage va être égale aux besoins de chauffage + pertes calorifiques de l’installation. On obtient ainsi la puissance de chauffage = …………………………….. DEPERDITIONS PERTES CONSOMMATION APPORTS GRATUITS BESOINS DE CHAUFFAGE Figure 1 : Bilan thermique d’un bâtiment. La principale étape d’un bilan thermique consiste à effectuer un calcul de déperdition du bâtiment.
  2. 2. LP MIE Module UE2 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 2 OBJECTIFS DU CALCUL DES DÉPERDITIONS Le calcul des déperditions doit être effectué pour répondre à trois préoccupations :  La plus évidente étant le dimensionnement : ce calcul nous fournira la puissance émise vers l’extérieur et donc la puissance des radiateurs nécessaire.  Le calcul des déperditions est également un outil de vérification. En effet, il faut essayer de limiter les déperditions du bâtiment dans la mesure du possible (en choisissant des matériaux adaptés pour les parois), afin d’éviter le gaspillage d’énergie.  Enfin, le calcul des déperditions nous permettra d’avoir accès au calcul des consommations d’énergie, celles-ci lui étant proportionnelles, et donc nous permettra de vérifier que ces consommations restent raisonnables et conformes à la Réglementation Thermique RT 2005.
  3. 3. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 3 II. DÉPERDITIONS THERMIQUES D’UN BÂTIMENT II-1 POSTES DE DÉPERDITIONS HD Coefficient de déperdition thermique par transmission à travers les parois donnant directement sur l'extérieur W/K HS Coefficient de déperdition thermique par transmission à travers les parois en contact direct avec le sol, un vide sanitaire ou un sous-sol non chauffé W/K HU Coefficient de déperdition thermique par transmission à travers les parois donnant sur des locaux non chauffés (à l'exception des sous- sols et vides sanitaires) W/K HV Coefficient de déperdition thermique par renouvellement d'air W/K Figure 2 : Postes de déperditions d’un bâtiment. II-2. DÉPERDITIONS PAR TRANSMISSION : …………………………… II-2-1. Transmission de chaleur Quelques hypothèses sont nécessaires pour effectuer le calcul des déperditions :  On suppose un régime permanent  Température intérieure de base fixée en fonction des besoins des locaux :  Température extérieure : température de base hiver pour le calcul de la puissance de chauffage ou température mensuelle pour le calcul de la consommation de chauffage. Cette température est de plus fonction de la région et de l’altitude. Voir document ressource en page 14 . Exemple :
  4. 4. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 4 II-2-2. Transmission surfacique : Figure 3 : Transmission surfacique à travers une paroi On admet conventionnellement lorsque on ne peut pas définir la composition exacte de la parois, que les résistances thermiques d’échanges superficiels intérieurs ( Rsi ) et extérieurs ( Rse ) ont les valeurs données dans le tableau ci-dessous : R en m².°C/W Position de la paroi Angle formé avec le plan horizontal Sens du flux Paroi en contact avec l’extérieur un passage couvert un local couvert Un local chauffé ou non Un comble Un vide sanitaire Rsi Rse Rsi+Rse Rsi Rse Rsi+Rse Verticale > 60° Horizontal 0,11 0,66 0,17 0,11 0,11 0,22 Horizontale <60° Haut 0,09 0,05 0,14 O,O9 0,09 0,18 Bas 0,17 0,05 0,22 0,17 0 ,17 0,34  
  5. 5. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 5 II-2-3. Transmission linéique :( Ponts thermiques ) Figure 4 : Transmission linéique. II-2-4. Déperditions directement vers les LNC ( Locaux non chauffés ) LC Ti LNC Tu Te LCLNC LNCext U1, A1 U2, A2 LC Ti LNC Tu Te LCLNC LNCext LC Ti LNC Tu LC Ti LNC Tu Te LCLNC LNCextLCLNCLCLNC LNCextLNCext U1, A1 U2, A2 Figure 5 : Bilan thermique d’une paroi située entre un LC et un LNC. Soit le bilan thermique d’une paroi entre un local chauffé LC et un local non chauffé LNC :  LCLNC = U1  A1  (Ti – Tu) et  LNCext = U2  A2  (Tu – Te) Pour simplifier les calculs finaux, on peut ramener la déperdition vers le LNC à une déperdition en fonction de Ti – Te Pour cela, on définit le coefficient b : 0  b  1 Et on écrit : On peut définir les déperditions vers les locaux non chauffés comme étant égal à : Dep = i Par défaut pour b on prendra : - comble ventilé : b = 0,9 - comble isolé : b = 0,6 - VS ventilé : b = 0,6 - VS non ventilé : b = 0,4
  6. 6. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 6 II-2-5. Déperditions directement vers les LNC par le plancher Ue A UeUe A Figure 6 : Déperditions par le sol. Avec : Ue: II-3. DÉPERDITIONS PAR RENOUVELLEMENT D’AIR HV La ventilation dans un bâtiment permet d’assurer le confort des occupants en terme de qualité de l’air : Les déperditions par renouvellement d’air sont proportionnelles au débit de renouvellement d’air. Ces déperditions s’expriment comme suit : Les pertes par déperditions par renouvellement d’air sont proportionnelles au débit de renouvellement d’air et à la différence de température entre l’air du local et l’air extérieur.
  7. 7. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 7 III. EVALUATION DES PERFORMANCES ENERGETIQUES III-1. CHAMP D’APPLICATION DE LA RT 2005 La RT 2005 est applicable à tous les bâtiments neufs résidentiels ou non. Les seuls bâtiments non concernés par cette réglementation sont :  Les bâtiments dont la température est inférieure à 12 [°C],  Les bâtiments climatisés ou chauffés en raison d’un processus industriel,  Les piscines, patinoires et bâtiments d’élevage. III-2. PRINCIPE DE LA RT2005  Entrée en vigueur en septembre 2006  Continuité de la RT 2000, concernant les 3 exigences  Application des accords de Kyoto pour réduire l’effet de serre  Exigences supérieures en matière de maîtrise énergétique  Exigences supérieures en matière de qualité du bâtiment III-3. LES 5 ORIENTATIONS DE LA RT 2005 Pour quantifier le caractère raisonnable de ces déperditions et consommations d’énergie, on va définir des limites supérieures admissibles. Ces limites sont fournies par un texte réglementaire : La Réglementation Thermique ou RT 2005.
  8. 8. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 8 III-4. EXIGENCES DE LA RT 2005 Afin d’obtenir les performances énergétiques désirées pour un bâtiment, la RT 2500 fixe trois exigences : Première exigence : Un coefficient de conduction maximal de référence pour chaque paroi et un coefficient de déperditions global de référence pour le bâtiment : Uparoi : coefficient de déperdition (surfacique ou linéique) de la paroi considérée. Ubât : coefficient de déperdition du volume chauffé. Valeurs garde-fous Les produits et systèmes d’isolation doivent satisfaire à des caractéristiques minimales Uparoi max , appelées valeurs garde-fous. Concernant les parois opaques, on sépare :  Les garde-fous des parois courantes exprimées en coefficients de transmission surfacique U pouvant être retranscrits en résistances thermiques minimales requise pour chaque paroi :  b : coefficient de réduction des déperditions variables selon le renouvellement d’air des locaux non chauffés. Couramment, b = 0,95
  9. 9. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 9  Les garde-fous des ponts thermiques exprimés en coefficients linéiques Y ne pouvant pas dépasser ces valeurs : Coefficient de déperdition du volume chauffé : Ubât Par rapport à un bâtiment de référence, la déperdition thermique d’un bâtiment qui s’effectue par le plancher, les murs, la toiture, les portes fenêtres, etc … se caractérise par le coefficient Ubât (W/m².K) Avec : A1 : Surface parois verticales opaques A2 : Surface plancher haut et toiture A3 : Surface plancher haut donnant sur l'extérieur en béton A4 : Surface des planchers bas A5 : Surfaces des portes sauf vitrées A6 : Surfaces des ouvrants vitrés en non résidentiel A7 : Surfaces des ouvrants vitrés en résidentiel L8 : Linéaire de liaison périphérique des planchers bas avec le mur L9 : Linéaire de liaison périphérique des planchers intermédiaires ou sous comble aménageable avec le mur L10 : Linéaire de liaison périphérique de toitures ou terrasse avec le mur
  10. 10. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 10 Coefficients surfaciques de référence ai en W/m².K Coefficients de ponts thermiques de référence en W/m.K Calcul de UBat :
  11. 11. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 11 Deuxième exigence : Une consommation maximale de référence pour le bâtiment : C : consommation globale du bâtiment en énergie primaire. ( KWhep/m 2 /an ) Valeurs de référence : Remarque concernant les KWhep/m 2 /an : Les consommations sont exprimées en énergie primaire. Par rapport à la consommation réelle en KWh, un coefficient de majoration est appliqué : Les valeurs du coefficient de majoration d’énergie primaire sont les suivantes : Fioul, Gaz 1 Electricité 2,58 Solaire 0 Troisième exigence : Une température intérieure maximale de référence pour le bâtiment. Tic : température de confort d’été du bâtiment. III-5. CONCLUSION Règles de la RT 2005 pour réduire les consommations du bâtiment :  Favoriser les apports passifs d’énergie  Augmenter l’isolation du bâti  Respecter les valeurs de référence  Ne pas atteindre les valeurs de garde-fous  Bilan prévisionnel des consommations d’énergies de la maison fourni par le maître d’ouvrage  Bilan thermique: avec les plans de la construction par un Bureau d’Étude Thermique  Une réglementation plus « contrôlée » avec des dispositifs de contrôle (*) Sauf pour les bâtiments d’habitation (pour l’éclairage).
  12. 12. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 12 IV. ESTIMATION DES CONSOMMATIONS ENERGETIQUES L'estimation d'une consommation moyenne totale d'énergie annuelle de combustible d'un bâtiment pour une installation dépend à la fois des déperditions de base calculées sur 1°C, des caractéristiques de l'installation, des degrés-jours unifiés (DJU), cumulés sur une saison et du type d'énergie utilisée. 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: Bconso =
  13. 13. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 13 V. DIAGNOSTIC DE PERFORMANCE ENERGETIQUE : DPE Depuis le 1er novembre 2006, tous les bâtiments doivent présenter un DPE. Le DPE permet de connaître :  Consommations d’énergie (estimation)  Dépenses annuelles : chauffage, eau chaude sanitaire, climatisation, ventilation, éclairage, refroidissement  Émissions GES liées aux consommations  Classement du bâtiment pour l’énergie et pour les émissions de GES Ces informations figurent sur une étiquette énergie logement ; réparties de A à G. Rappel : Les consommations dans une maison sont :  30 à 40 % chauffage  20 à 25 % refroidissement  15 % eau chaude  10 % ventilation  5 % éclairage Champ d’application :  Tous les permis de construire déposés à partir du 1er septembre 2006  Pour les bâtiments neufs résidentiels et non résidentiels sauf : - Les bâtiments dont la température intérieure < 12°C, - Les piscines, les patinoires, - Les bâtiments d’élevage, - Les bâtiments ayant des contraintes particulières de température, d’hygrométrie ou de qualité de l’air, - Les constructions provisoires (durée d’utilisation < 2 ans). (Extrait du décret, article 1 relatif à la modification de la section IV du chapitre 1er du titre 1er du livre 1er du Code de la Construction et de l ’Habitation).
  14. 14. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 14 DOCUMENTS RESSOURCE : Température extérieure de base : Sauf indication contraire des pièces du marché, la température extérieure à prendre en compte est la température extérieure de base déterminée comme suit. Pour définir la température de base, utiliser la carte ci-dessous pour trouver la zone correspondante et se reporter sur le tableau ci-après pour trouver la température de base en fonction de la tranche d'altitude du lieu considéré. Tranche altitude Zone (en fonction de la carte ci-dessous) A B C D E F G H I 0 à 200m -2 -4 -5 -7 -8 -9 -10 -12 -15 201 à 400m -4 -5 -6 -8 -9 -10 -11 -13 -15 401 à 600m -6 -6 -7 -9 -11 -11 -13 -15 -19 601 à 800m -8 -7 -8 -11 -13 -12 -14 -17 -21 801 à 1000m -10 -8 -9 -13 -15 -13 -17 -19 -23 1001 à 1200m -12 -9 -10 -14 -17 -19 -21 -24 1201 à 1400m -14 -10 -11 -15 -19 -21 -23 -25 1401 à 1600m -16 -12 -21 -23 -24 1601 à 1800m -18 -13 -23 -24 1801 à 2000m -20 -14 -25 -25 2001 à 2200m -15 -27 -29
  15. 15. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 15 Zones climatiques définies en France : Le choix des délimitations de ces zones dépend des conditions d’exposition au soleil. Elles déterminent les valeurs nécessaires pour le calcul de la résistance thermique.  Les huit zones - H1a, H1b, H1c - H2a, H2b, H2c, H2d - H3 (Corse)  L’indice a, b, c, d - Fixe l’écart de température pris dans le calcul de déperdition, pour l’été.
  16. 16. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 16 Coefficients de transmission des parois
  17. 17. LP MIE Module U2B 2B-CEE Energétique du bâtiment Page 17 Coefficients de transmission des fenêtres et portes-fenêtres avec châssis métallique U U (W/m².°C)

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