LE CONFORT HYGROTHERMIQUE
CHAPITRE 3
MATIERE ET TEMPERATURE
LA STRUCTURE DE LA MATIERE EST
DISCONTINUE, LES PLUS PETITS PARTICULES
DONT ELLE EST COMPOSEE SONT ...
3
Chaleur ou énergie thermique
• La chaleur est une
Forme d'énergie
correspondant à
l'agitation aléatoire
des molécules de...
4
Température = Agitation
Basse température Haute température
5
La chaleur coule naturellement
du chaud vers le froid.
Chaleur et température
La chaleur ?
La chaleur (Q) est une forme d’énergie, on
l’exprime en Joules (unité du système
inter...
ECHELLE DE TEMPERATURES
Sous pression atmosphérique normale 1013 hPa
Echelle Celsius
Echelle Farenheit
Echelle Kelvin
CONVERSIONS
C’EST
L’équilibre entre l’homme
et l’ambiance
hygrothermique
et
Un état de bien être moral
et physique
CONFORT
HYGROTHERMI...
Pour assurer le confort thermique, une personne ne
doit avoir ni trop chaud, ni trop froid et ne ressentir
aucun courant d...
11
Deux types de critères de confort
o Métabolisme
o Activité
o Habillement
o Santé
Propres au bâtimentPropres à l'individ...
Température
ambiante
rayonnement
des parois
activité +
habillement
Vitesse de
l’air
Humidité
relative de
l’air
LE CONFORT
...
TEMPERATURES
Les températures prises en compte sont
• 1 – La température de l’air ambiant,
mesurée au centre de la pièce, ...
Température résultante
C’est la température ressentie dans une
ambiance donnée
C’est la moyenne entre la température
ambia...
Exigences pour la Température
• La température ambiante doit être située entre
19°C et 26°C, il faut veiller à l’homogénéi...
Les effets d’inconfort des parois froides
17
GRADIENT VERT. DE TEMP.
SENSATION DE COURANT D’AIRASYMETRIE DE RAYONNEMENT
LA TEMPERATURE DU SOL
Les sources d’inconfort
HUMIDITE RELATIVE ET HUMIDITE ABSOLUE
- HUMIDITE RELATIVE est le pourcentage de
vapeur d’eau contenu dans l’air.
- HUMIDIT...
Pour un degré hygrométrique de 100% on a
Température °C Masse (g) de
vapeur d’eau
dans 1 m3 d’air
saturé
Température °C Ma...
• C’est la température à laquelle un air ne peut plus
contenir de vapeur d’eau supplémentaire, car il est
saturée (100% d’...
Diagramme de Mollier
Humidité relative de l’air, fonction de sa
température et degré de saturation.
L’humidité de l’air in...
LE VÊTEMENT
• Le vêtement a un rôle primordial d’isolant
thermique. Le niveau d’habillement d’une
personne est alors évalu...
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Habillement en clo
Les valeurs du niveau d’habillement
Tenue vestimentaire Habillement (clo)
Nu 0
Short 0,1
Tenue tropicale type (short, chem...
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Métabolisme et Activité
ACTIVITE ET METABOLISME
• Lorsqu’une personne est au repos, ou pratique
une activité physique, l’énergie ou la chaleur
dég...
Métabolisme quantifié selon l’activité
Activité W/m² met
Repos, couché 45 0,8
Repos, assis 58 1
Activité légère, assis
(bu...
29
Le confort thermique a eu droit
à plusieurs définitions
• Absence d’inconforts (FANGER);
• Sensation de bien être physi...
EVALUATION DU CONFORT
THERMIQUE
• LA SUBJECTIVITE DU CONFORT A FAIT QU’IL SOIT
PRESQUE IMPOSSIBLE A EVALUER ET A
QUANTIFIE...
EVALUATION DU CONFORT THERMIQUE par
LES INDICES PMV / PPD (FANGER)
Ce modèle est constitué de trois équations:
• La premiè...
L’INDICE PMV
• L’indice PMV « Predicted Mean Vote »,
correspond à la sensation de confort de
différentes personnes soumise...
33
CORRESPONDANCES ENTRE VALEURS DE
PMV ET SENSATIONS THERMIQUES
-3 très froid
-2 froid
-1 frais
0 confortable
1 tiède
2 c...
L’INDICE PPD
• Le PMV permet d’estimer le pourcentage de
personnes insatisfaites par rapport à l’ambiance
thermique précis...
Zone de confort en valeurs de
PMV et PPD
CONFORT ET VALEURS
PMV / PPD
Objectifs à atteindre
- 0.5  PMV  + 0.5
ce qui signifierait
PPD  10 %
EVALUATION DU CONFORT
HYGROTHERMIQUE PAR DES
DIAGRAMMES
• GRAPHE DE GIVONI en est exemple, il inclue,
la température, l’hu...
Graphe de GIVONI
Comment se situer dans le graphe
• 1 - Zone à éviter vis-à-vis des problèmes de
sécheresse.
• 2 et 3 : Zones à éviter vis-...
REGLEMENTATION THERMIQUE
• Les réglementations thermiques sont des
textes réglementaires dont le but est
d’encadrer les pe...
REGLEMENTATION ALGERIENNE
En Algérie la règlementation thermique en vigueur est
• Le Document Technique Réglementaire DTR ...
OBJECTIFS DU CONCEPTEUR ET/OU
ARCHITECTE D’INTERIEUR
Les objectifs minimaux du concepteur ne
peuvent être que :
• « assure...
COMMENT ?
• En hiver, définir une « stratégie du chaud »,
comme il sera développé dans un chapitre
spécifique.
• Prendre e...
COMPORTEMENT DES PAROIS
• Les parois sont souvent composées de
plusieurs matériaux, ces derniers ayant
chacun des caractér...
L’INERTIE THERMIQUE D’UNE PAROI
• C’est sa capacité à la fois d’accumuler de la
chaleur (ou la fraicheur) et de la restitu...
VARIATIONS DE TEMPERATURES
DIFFUSIVITE ET EFFUSIVITE DU MATERIAU
La capacité et la vitesse de stockage ou de
déstockage de la chaleur sont déterminée...
• D = λ / (ρ * c) [m²/s]
• E = √ (λ * ρ * c) [ J. s1/2K-1.m-2]
• Où:
– λ conductivité thermique [W . m-1 . K-1]
– ρ la mas...
VARIATIONS DE « D » ET DE « E »
• Plus la diffusivité D est faible, plus la chaleur
met du temps à traverser l’épaisseur d...
QUELQUES VALEURS DE
« D » ET « E »
• l’inertie d’un bâtiment permet de
tempérer les amplitudes
journalières des températures
intérieures, faces aux variation...
ACTIONS DE L’INERTIE THERMIQUE
EN HIVER : grâce à l’inertie
du bâtiment , le
refroidissement de la paroi
sera ralenti.
Par...
EN ETE EN HIVER
LE BILAN THERMIQUE
Un bilan thermique est la première chose que
l’on doit faire avant le début d’une construction
ou d’une...
CALCUL DES DEPERDITIONS
THERMIQUES
Se fait par l’intermédiaire de
formules complexes, régies
par le texte règlementaire
DT...
LES DEPERDITIONS CALORIFIQUES
Origine des déperditions
Les parois opaques :
les planchers bas, intermédiaires et hauts, les
façades;
Les parois vitrées,...
• Température de surface d'un
simple vitrage.
• Température de surface d'un
double vitrage.
• Température de surface d'un
...
Que sont les Ponts thermiques ?
Un pont thermique est une partie de
l'enveloppe du bâtiment où la résistance
thermique, pa...
Causes des Ponts thermiques 1
La pénétration totale ou partielle de l'enveloppe
du bâtiment par des matériaux ayant une
co...
Un changement local de l'épaisseur des
matériaux de la paroi, ce qui revient à
changer localement la résistance thermique....
Une différence entre les surfaces intérieures et
extérieures, comme il s'en produit aux liaisons
entre parois :
• Façade /...
Conséquences des ponts thermiques
– Pertes de la chaleur,
– Refroidissement des surfaces intérieures
des parois,
– Accrois...
TYPES
DE PONTS
THERMIQUES
Le pont thermique linéaire
Liaison en partie courante entre un plancher et
un mur extérieur, caractérisé par un coefficien...
Le pont thermique ponctuel
Liaison entre un plancher et deux murs
perpendiculaires de façade, caractérisés par un
coeffici...
Déperditions aux ponts thermiques ?
La déperdition en [W/K], à travers le pont
thermique linéaire, se calcule en multiplia...
EXEMPLE
DE PONT
THERMIQUE
EXEMPLE
DE PONT
THERMIQUE
EXEMPLE
DE PONT
THERMIQUE
EXEMPLE
DE PONT
THERMIQUE
EXEMPLE
DE PONT
THERMIQUE
EXEMPLE
DE PONT
THERMIQUE
COMMENT CORRIGER LES
DEPERDITIONS THERMIQUES ?
Il faut optimiser, voire réduire les transferts de
chaleur existants, en mo...
LA SOLUTION
L’ISOLATION
THERMIQUE
Vocation de l’isolant
L’isolant a pour vocation de freiner la
déperdition ou le gain de chaleur dû à la
différence de temp...
Efficacité de l’isolant
Un isolant est efficace, lorsqu’il est
mauvais conducteur de chaleur,
cette performance est donnée...
1er cas d’isolation de paroi
<<Chaleur
<<
Chaleur
ChaleurChaleur
2ème cas d’isolation de paroi
PASSAGE AIR
POSSIBLE
=
DEPERDITIONS
Principe de fonctionnement de l’isolant
PASSAGE AIR
IMPOSSIBLE
=
ISOLATION
ESPACE ENTRE
MOLLECULES
=
MOUVEMENT
DE L’AIR
ESPACE ENTRE
MOLLECULES
REDUIT =
AIR
EMPRISONNE
L'isolant principal dans le bâtiment
L'air immobile
 Les fibres ou parois des cellules
immobilisent l'air, supprimant la ...
L'espace
Le vide interdit la
convection et la
conduction;
Seul le rayonnement
reste;
Une tenue réfléchissante
assure une i...
Où Isoler ? Comment Isoler ?
- Par les matériaux
- Par le choix des techniques
 intérieure
 extérieure
 répartie
 le t...
Les parties à isoler
Chaque élément d’une habitation nécessite
des aménagements spécifiques en termes
d’isolation thermiqu...
Isoler les combles et les toitures
On estime que 30 % des déperditions de chaleur
se font par la toiture. Isoler les combl...
Murs avec matériaux isolants
L’utilisation de matériaux isolants permet d’éviter
l’ajout d’une isolation supplémentaire. V...
En revanche, si vous utilisez des parpaings ou
des briques classiques, vous devrez ajouter
une isolation. Pour une maison ...
Isolation des fenêtres
Vitrage
Cadre
Bordures
Les portes et fenêtres
13 % à 20 % de la perte totale de chaleur de votre
habitation s’effectue par les fenêtres et les po...
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Isolation
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Isolation
intérieure
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TECHNIQUES D’ISOLATION
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pour éliminer la conv...
Isolation intérieure Isolation extérieure
Comment éviter les ponts thermiques?
Que faire d'un pont thermique inévitable ?
Froid
Chaud
Froid
Chaud
L’Allonger Le Chauffer Le Diviser
Chaud
Froid


CRITERES DE CHOIX
DU
MATERIAU ISOLANT
Qualités recherchées des isolants
thermiques
 Faible conductivité thermique
 Résistance mécanique (traction et compressi...
Conductivité thermique  [W/(m.K)]:
caractéristique intrinsèque , plus elle est faible
plus le matériau est isolant
Perfor...
Résistance thermique R :
Plus elle est élevée plus la paroi est isolante, dépend de
l’épaisseur de la paroi et de la condu...
Résistance mécanique
Pas toujours nécessaire, sauf :
Résistance à la compression pour dalles,
planchers, ouvrages souterr...
Etanchéité à l'air
Un bâtiment doit respirer pour durer, donc
il est exigé de l’enveloppe du bâtiment de
respirer aussi. L...
Si l'isolation est faible et que l'humidité de l'air
intérieur est relativement élevée, deux types de
dégâts peuvent appar...
Résistance à la diffusion de vapeur d'eau
Nécessaire pour la durabilité de la
construction 
La vapeur d'eau diffuse à tr...
Absorption d'eau
Un isolant humide perd son pouvoir.
Les isolants pouvant être en contact avec
de l'eau ne doivent donc p...
Qualités acoustiques
 Absorption des bruits de choc
–matériaux mous,
 Absorption des bruits aériens
–matériaux poreux ou...
Réaction au feu
Une norme notée l’Euroclasse, clase les matériaux
selon leurs caractéristiques d’inflammabilité, de
dégage...
Classes d'inflammabilité
I S'enflamme très rapidement
II S'enflamme très facilement
III Facilement combustible (laine de b...
117
La fiche technique d’un produit
Norme incendie.
Les classes A1 et A2, A2, A1fl et
A2fls1 sont attribuées aux
produits ...
ACERMI
L’ACERMI, Association pour la Certification
des Matériaux Isolants, est un organisme
dont le rôle est de garantir l...
Vérifications de l’ACERMI
• Elles portent sur les caractéristiques suivantes,
représentées par les initiales :
I - S - O -...
Certification ACERMI
Types d’isolants existant
• Isolants Minéraux ;
• Isolants Organiques ;
• Isolants Synthétique ;
• Isolant mince réfléchis...
Fibres minérales
 Fibre de verre
 Laine de roche
 Fibres obtenues par filage de verre plus ou moins
pur, liée avec une ...
Fibres naturelles
 Laine, coton, cellulose, paille, coco, chanvre
 Cellulose (papier recyclé) injectée
 Emploi marginal...
Isolants organiques synthétiques
Polystyrène
Polyuréthane
Urée-formol
Isolants organiques synthétiques
Polystyrène expansé
• Usage général
• Résistance à l’eau médiocre
• Résistance mécanique ...
Isolants organiques synthétiques
Polyuréthane
• Bonne résistance mécanique
• Excellent pouvoir isolant
• Résistance nulle ...
Isolants ligneux
Bois léger, paille agglomérée
• Bonne résistance mécanique
• Pouvoir isolant médiocre
• Faible résistance...
Liège
• Bonne résistance
mécanique
• Résistance à l’humidité
médiocre
• Certaine résistance au feu
Applications des isolants thermiques
Isolation
crépie
Isolation
intérieure
Intérieur
Paroi
double
Extérieur
Panneau
léger
Chapitre3 conf th
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Chapitre3 conf th
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Il est impératif que chacun se sente responsable en partie de la dégradation de l'environnement. Parfois, des gestes anodins représente beaucoup et ont un impact environnemental très important. Réfléchissons à changer nos habitudes, à savoir les mauvaises, en des réflexes salutaires à tous. Merci.

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  1. 1. LE CONFORT HYGROTHERMIQUE CHAPITRE 3
  2. 2. MATIERE ET TEMPERATURE LA STRUCTURE DE LA MATIERE EST DISCONTINUE, LES PLUS PETITS PARTICULES DONT ELLE EST COMPOSEE SONT APPELES MOLECULES. CES MOLECULES SONT TOUJOURS EN MOUVEMENT, CE MOUVEMENT EST IMPERCEPTIBLE A CAUSE DE LA TAILLE DES MOLLECULES.
  3. 3. 3 Chaleur ou énergie thermique • La chaleur est une Forme d'énergie correspondant à l'agitation aléatoire des molécules de la matière
  4. 4. 4 Température = Agitation Basse température Haute température
  5. 5. 5 La chaleur coule naturellement du chaud vers le froid.
  6. 6. Chaleur et température La chaleur ? La chaleur (Q) est une forme d’énergie, on l’exprime en Joules (unité du système international), en calories (1cal = 4,18 Joules) ou encore en kwh (1kwh = 1000.3600 Joules). La température (t, T, ou ) est une variable de la chaleur, elle s’exprime en °C (degrés Celsius) ou en K (Kelvin) : Remarque : t(°C) = T(K) - 273,15. Le « zéro Kevin » est aussi appelé « zéro absolu ». Une différence de température sera la même qu’elle soit exprimée en K ou en °C. James Prescott JOULE (1818-1889) (GB) Anders CELSIUS (1701-1744) (Suède) William THOMSON Lord Kelvin (1824-1907) (GB)
  7. 7. ECHELLE DE TEMPERATURES Sous pression atmosphérique normale 1013 hPa Echelle Celsius Echelle Farenheit Echelle Kelvin
  8. 8. CONVERSIONS
  9. 9. C’EST L’équilibre entre l’homme et l’ambiance hygrothermique et Un état de bien être moral et physique CONFORT HYGROTHERMIQUE DANS LE BÂTIMENT
  10. 10. Pour assurer le confort thermique, une personne ne doit avoir ni trop chaud, ni trop froid et ne ressentir aucun courant d’air gênant, et ne pas éprouver la sensation de moiteur. L’appréciation du confort thermique dépend aussi du métabolisme de chacun, de son activité et de sa vêture. Dans une même ambiance quelqu’un pourra se sentir bien (sensation de confort) alors qu’une autre personne pourra éprouver une certaine gêne ! Le confort thermique est défini comme « un état de satisfaction du corps vis-à-vis de l’environnement thermique »
  11. 11. 11 Deux types de critères de confort o Métabolisme o Activité o Habillement o Santé Propres au bâtimentPropres à l'individu o Environnement thermique (températures) o Vitesse de l'air et turbulence o Humidité de l'air
  12. 12. Température ambiante rayonnement des parois activité + habillement Vitesse de l’air Humidité relative de l’air LE CONFORT HYGROTHERMIQUE DEPEND DE
  13. 13. TEMPERATURES Les températures prises en compte sont • 1 – La température de l’air ambiant, mesurée au centre de la pièce, elle doit être comprise entre 19°C et 26°C; • 2 – La température des parois.
  14. 14. Température résultante C’est la température ressentie dans une ambiance donnée C’est la moyenne entre la température ambiante et la température des parois Tr = (Ta + Tp)/2
  15. 15. Exigences pour la Température • La température ambiante doit être située entre 19°C et 26°C, il faut veiller à l’homogénéité de cette température dans le logement. • Il faut limiter l’écart de température entre la tête et les pieds à 3°C maximum. • Veiller à avoir une température de paroi (vitre/mur) proche de celle de l’air ambiant, pour éviter l’inconfort de la paroi froide.
  16. 16. Les effets d’inconfort des parois froides
  17. 17. 17 GRADIENT VERT. DE TEMP. SENSATION DE COURANT D’AIRASYMETRIE DE RAYONNEMENT LA TEMPERATURE DU SOL Les sources d’inconfort
  18. 18. HUMIDITE RELATIVE ET HUMIDITE ABSOLUE - HUMIDITE RELATIVE est le pourcentage de vapeur d’eau contenu dans l’air. - HUMIDITE ABSOLUE est la quantité en g de vapeur d’eau contenue dans 1 Kg d’air. - A SATURATION la quantité en g de vapeur d’eau contenue dans 1 kg d’air saturé dépend de la température. Plus la température est élevée plus la quantité de vapeur d’eau est importante à saturation.
  19. 19. Pour un degré hygrométrique de 100% on a Température °C Masse (g) de vapeur d’eau dans 1 m3 d’air saturé Température °C Masse (g) de vapeur d’eau dans 1 m3 d’air saturé 0 4.5 24 21.6 3 6 27 25.2 6 7.2 30 30.1 9 8.8 33 35.3 12 10.6 36 41.3 15 12.7 39 48.2 18 15.2 42 56 21 18.2 45 64.8 QUANTITE DE VAPEUR D’EAU SATURANTE DANS L’AIR SELON SA TEMPERATURE
  20. 20. • C’est la température à laquelle un air ne peut plus contenir de vapeur d’eau supplémentaire, car il est saturée (100% d’humidité relative). • Il se produit alors une condensation sur les parois, et apparition de gouttelettes d’eau. • Pour l’utilisateur la sensation de moiteur est très inconfortable, et pour la bâtiment, la condensation est aussi nuisible. POINT DE ROSEE
  21. 21. Diagramme de Mollier Humidité relative de l’air, fonction de sa température et degré de saturation. L’humidité de l’air influe considérablement la sensation de confort, quelle que soit la température, et la saison, il faut veiller à la limiter dans les deux sens.
  22. 22. LE VÊTEMENT • Le vêtement a un rôle primordial d’isolant thermique. Le niveau d’habillement d’une personne est alors évalué à travers la définition d’un indice de vêture, exprimé en « Clo » et caractérisant le coefficient de transmission de chaleur du vêtement. • 1 Clo = 0.15 m²°C/w
  23. 23. 24 Habillement en clo
  24. 24. Les valeurs du niveau d’habillement Tenue vestimentaire Habillement (clo) Nu 0 Short 0,1 Tenue tropicale type (short, chemise à col ouvert et à manches courtes, chaussettes légères et sandales) 0,3 Tenue d'été légère (pantalon léger, chemise à col ouvert et à manches courtes, chaussettes légères et chaussures) 0,5 Tenue de travail légère (chemise de travail en coton à manches longues, pantalon de travail, chaussettes de laine et chaussures) 0,7 Tenue d'intérieur pour l'hiver (chemise à manches longues, pantalon, pull-over à manches longues, chaussettes épaisses et chaussures) 1,0 Tenue de ville traditionnelle (complet avec pantalon, gilet et veston, chemise, chaussettes de laine et grosses chaussures) 1,5 1 Clo = 0.15 m².°C/w L’habilement est considéré comme un isolant thermique dont la résistance est donnée comme suit
  25. 25. 26 Métabolisme et Activité
  26. 26. ACTIVITE ET METABOLISME • Lorsqu’une personne est au repos, ou pratique une activité physique, l’énergie ou la chaleur dégagée n’est pas la même, le tableau suivant donne une approximation de la chaleur dégagée, par m² de surface corporelle, et exprimée en unité MET (métabolisme). Ces données sont utilisées pour le calcul des indices d’évaluations qui suivront.
  27. 27. Métabolisme quantifié selon l’activité Activité W/m² met Repos, couché 45 0,8 Repos, assis 58 1 Activité légère, assis (bureau, école) 70 1,2 Activité légère, debout (laboratoire, industrie légère) 95 1,6 Activité moyenne, debout (travail sur machine) 115 2,0 Activité soutenue (travail lourd sur machine) 175 3,0
  28. 28. 29 Le confort thermique a eu droit à plusieurs définitions • Absence d’inconforts (FANGER); • Sensation de bien être physique et mental; • Conditions pour lesquelles les mécanismes d’autorégulation du corps sont à un niveau minimum d’activité (GIVONI);
  29. 29. EVALUATION DU CONFORT THERMIQUE • LA SUBJECTIVITE DU CONFORT A FAIT QU’IL SOIT PRESQUE IMPOSSIBLE A EVALUER ET A QUANTIFIER. MAIS IL A QUAND MEME FAIT L’OBJET DE BEAUCOUP DE TRAVAUX EMPIRIQUES, ET DES ESSAIS DE LABORATOIRES DES CLIMATICIENS. NOUS NOUS INTERESSERONS A UNE SEULE METHODE DANS NOTRE COUR.
  30. 30. EVALUATION DU CONFORT THERMIQUE par LES INDICES PMV / PPD (FANGER) Ce modèle est constitué de trois équations: • La première - vue au chapitre précédent - correspond à l’équilibre du bilan thermique humain; • À partir du bilan thermique humain, Fanger a établi une équation de confort; • Il en a déduit un indice de confort, PMV : indice de vote moyen prévisible;
  31. 31. L’INDICE PMV • L’indice PMV « Predicted Mean Vote », correspond à la sensation de confort de différentes personnes soumises à une même ambiance thermique. • Cet indice se calcule par l’expression suivante PMV = ( 0,303 e - 0,036M + 0,028 ) S M = taux métabolique; S = résidu du bilan thermique humain;
  32. 32. 33 CORRESPONDANCES ENTRE VALEURS DE PMV ET SENSATIONS THERMIQUES -3 très froid -2 froid -1 frais 0 confortable 1 tiède 2 chaud 3 très chaud insatisfait parce que trop chaud insatisfait parce que trop froid satisfait
  33. 33. L’INDICE PPD • Le PMV permet d’estimer le pourcentage de personnes insatisfaites par rapport à l’ambiance thermique précise. Il s'agit donc d'une autre façon d'exprimer le même résultat : le PPD «Predicted Percentage of Dissatisfied», défini selon l’expression suivante : PPD = 1 – 0,95 · exp(- 0,03353 PMV4 – 0,2179 PMV2)
  34. 34. Zone de confort en valeurs de PMV et PPD
  35. 35. CONFORT ET VALEURS PMV / PPD Objectifs à atteindre - 0.5  PMV  + 0.5 ce qui signifierait PPD  10 %
  36. 36. EVALUATION DU CONFORT HYGROTHERMIQUE PAR DES DIAGRAMMES • GRAPHE DE GIVONI en est exemple, il inclue, la température, l’humidité absolue et l’humidité relative de l’air; Vu la complexité des informations et leur caractère empirique, beaucoup de travaux ont abouti à l’élaboration d’outils graphiques d’évaluation du niveau de confort, en considérant touts les paramètres qui entrent en jeu ; ces outils sont : Les DIAGRAMMES PSYCHROMETRIQUES
  37. 37. Graphe de GIVONI
  38. 38. Comment se situer dans le graphe • 1 - Zone à éviter vis-à-vis des problèmes de sécheresse. • 2 et 3 : Zones à éviter vis-à-vis des développements de bactéries et de microchampignons. • 3 - Zone à éviter vis-à-vis des développements d'acariens. • 4 - Polygone de confort hygrothermique.
  39. 39. REGLEMENTATION THERMIQUE • Les réglementations thermiques sont des textes réglementaires dont le but est d’encadrer les performances des systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC). Elles s’adressent également aux domaines de la production d’eau chaude sanitaire ainsi qu’à l’éclairage. • Ces réglementations s’appliquent uniquement aux bâtiments neufs et ont pour but de réduire la consommation énergétique des nouveaux bâtiments.
  40. 40. REGLEMENTATION ALGERIENNE En Algérie la règlementation thermique en vigueur est • Le Document Technique Réglementaire DTR C 3-2, qui détermine les règles de calcul des déperditions calorifiques en hiver des bâtiments d’habitations. • Le DTR C 3-4, qui lui détermine les règles de calcul des apports de chaleur en été, des habitations. • Le DTR C 3-31, relatif à la ventilation naturelle des locaux à usage d’habitation.
  41. 41. OBJECTIFS DU CONCEPTEUR ET/OU ARCHITECTE D’INTERIEUR Les objectifs minimaux du concepteur ne peuvent être que : • « assurer le confort toute l’année », un objectif secondaire étant de le faire • « au moindre coût énergétique », Pour cela, une série de moyens à mettre en œuvre a été élaborée par les climaticiens.
  42. 42. COMMENT ? • En hiver, définir une « stratégie du chaud », comme il sera développé dans un chapitre spécifique. • Prendre en compte le confort d’été, en développant une « stratégie du froid », détaillée également dans un autre chapitre. • Pour ce faire le concepteur se doit d’évaluer les quantités de chaleur traversant les parois du bâtiment dans les deux sens possibles.
  43. 43. COMPORTEMENT DES PAROIS • Les parois sont souvent composées de plusieurs matériaux, ces derniers ayant chacun des caractéristiques bien propres qui vont déterminer son comportement vis-à-vis de la chaleur, du froid, de l’humidité … etc
  44. 44. L’INERTIE THERMIQUE D’UNE PAROI • C’est sa capacité à la fois d’accumuler de la chaleur (ou la fraicheur) et de la restituer, avec un déphasage dépendant des caractéristiques physiques, dimensionnelles et environnementale de la paroi de stockage ». Plus l’inertie d’une paroi est importante, plus elle stocke des quantités importantes de chaleur (ou de fraicheur), et les restitue ensuite, en décalage par rapport aux variations de températures extérieures.
  45. 45. VARIATIONS DE TEMPERATURES
  46. 46. DIFFUSIVITE ET EFFUSIVITE DU MATERIAU La capacité et la vitesse de stockage ou de déstockage de la chaleur sont déterminées par deux autres grandeurs : • La diffusivité thermique du matériau D, qui exprime la VITESSE avec laquelle sa température va évoluer en fonctions des variations de température. D = λ / (ρ * c) [m²/s] • L’effusivité thermique d’un matériau E, est sa CAPACITE à échanger son énergie thermique avec l’extérieur. C’est la sensation de chaud ou de froid ressentis au contact du matériau. E = √ (λ * ρ * c) [ J. s1/2K-1.m-2]
  47. 47. • D = λ / (ρ * c) [m²/s] • E = √ (λ * ρ * c) [ J. s1/2K-1.m-2] • Où: – λ conductivité thermique [W . m-1 . K-1] – ρ la masse volumique du matériau en [kg.m-3] – c la capacité thermique massique du matériau en [J.kg-1.K-1]
  48. 48. VARIATIONS DE « D » ET DE « E » • Plus la diffusivité D est faible, plus la chaleur met du temps à traverser l’épaisseur du matériau, (déphasage important entre le moment où la chaleur arrive sur une face du mur et le moment où elle atteint l’autre face). • Une faible effusivité donne la sensation de «chaud» au contact du matériau, mais une grande effusivité donne la sensation de « froid » au contact avec le matériau.
  49. 49. QUELQUES VALEURS DE « D » ET « E »
  50. 50. • l’inertie d’un bâtiment permet de tempérer les amplitudes journalières des températures intérieures, faces aux variations de températures extérieures, tout en générant le confort et l’économie d’énergie. INTERET DE L’INERTIE D’UNE PAROI
  51. 51. ACTIONS DE L’INERTIE THERMIQUE EN HIVER : grâce à l’inertie du bâtiment , le refroidissement de la paroi sera ralenti. Par conséquent, la température extérieure n’affectera pas l’intérieur, et la chaleur stockée le jour par la paroi, sera restituée le soir. EN ETE : le réchauffement de la paroi sera ralenti, et donc la température extérieure n’influera pas l’ambiance intérieure, et la fraicheur stockée la nuit par la paroi, va rafraichir l’intérieur la journée.
  52. 52. EN ETE EN HIVER
  53. 53. LE BILAN THERMIQUE Un bilan thermique est la première chose que l’on doit faire avant le début d’une construction ou d’une rénovation d’un bâtiment. Il permet d’établir la puissance d’une installation de chauffage, et dimensionner également une installation de climatisation en fonction de l’ensemble des déperditions et des apports thermiques du bâtiment.
  54. 54. CALCUL DES DEPERDITIONS THERMIQUES Se fait par l’intermédiaire de formules complexes, régies par le texte règlementaire DTR C 3-2
  55. 55. LES DEPERDITIONS CALORIFIQUES
  56. 56. Origine des déperditions Les parois opaques : les planchers bas, intermédiaires et hauts, les façades; Les parois vitrées, et ouvertures : les fenêtres, les baies, les portes fenêtres… Les ponts thermiques : changement sensible de la résistance thermique au niveau de la paroi;
  57. 57. • Température de surface d'un simple vitrage. • Température de surface d'un double vitrage. • Température de surface d'un double vitrage basse émissivité. Le vitrage Les simples et les doubles vitrages ordinaires sont considérés comme des parois froides, un inconfort inévitable dû au rayonnement froid se produit à leur proximité. Ce phénomène est d'autant plus important que la surface est grande.
  58. 58. Que sont les Ponts thermiques ? Un pont thermique est une partie de l'enveloppe du bâtiment où la résistance thermique, par ailleurs uniforme, est modifiée de façon sensible.
  59. 59. Causes des Ponts thermiques 1 La pénétration totale ou partielle de l'enveloppe du bâtiment par des matériaux ayant une conductivité thermique λ différente; Ex: les systèmes d'attaches métalliques qui traversent une couche d’isolant.
  60. 60. Un changement local de l'épaisseur des matériaux de la paroi, ce qui revient à changer localement la résistance thermique. Causes des Ponts thermiques 2
  61. 61. Une différence entre les surfaces intérieures et extérieures, comme il s'en produit aux liaisons entre parois : • Façade / Paroi. • Façade / plancher haut. • Façade / plancher bas. Causes des Ponts thermiques 3
  62. 62. Conséquences des ponts thermiques – Pertes de la chaleur, – Refroidissement des surfaces intérieures des parois, – Accroissement du risque de moisissures.
  63. 63. TYPES DE PONTS THERMIQUES
  64. 64. Le pont thermique linéaire Liaison en partie courante entre un plancher et un mur extérieur, caractérisé par un coefficient linéique  en [W/(m.K)]
  65. 65. Le pont thermique ponctuel Liaison entre un plancher et deux murs perpendiculaires de façade, caractérisés par un coefficient ponctuel X en [W/K]
  66. 66. Déperditions aux ponts thermiques ? La déperdition en [W/K], à travers le pont thermique linéaire, se calcule en multipliant le coefficient linéique  par sa longueur exprimée en mètres. La déperdition en [W/K], à travers le pont thermique ponctuel, est égale au coefficient ponctuel X du pont thermique en question.
  67. 67. EXEMPLE DE PONT THERMIQUE
  68. 68. EXEMPLE DE PONT THERMIQUE
  69. 69. EXEMPLE DE PONT THERMIQUE
  70. 70. EXEMPLE DE PONT THERMIQUE
  71. 71. EXEMPLE DE PONT THERMIQUE
  72. 72. EXEMPLE DE PONT THERMIQUE
  73. 73. COMMENT CORRIGER LES DEPERDITIONS THERMIQUES ? Il faut optimiser, voire réduire les transferts de chaleur existants, en modifiant quand cela est possible les caractéristiques thermiques de la paroi, et en augmentant sa résistance thermique : – En augmentant son épaisseur e, – En diminuant sa conductivité thermique λ, – En corrigeant les ponts thermiques.
  74. 74. LA SOLUTION L’ISOLATION THERMIQUE
  75. 75. Vocation de l’isolant L’isolant a pour vocation de freiner la déperdition ou le gain de chaleur dû à la différence de température entre l’extérieur et l’intérieur de l’habitat.
  76. 76. Efficacité de l’isolant Un isolant est efficace, lorsqu’il est mauvais conducteur de chaleur, cette performance est donnée par sa résistance thermique R.
  77. 77. 1er cas d’isolation de paroi <<Chaleur << Chaleur
  78. 78. ChaleurChaleur 2ème cas d’isolation de paroi
  79. 79. PASSAGE AIR POSSIBLE = DEPERDITIONS Principe de fonctionnement de l’isolant PASSAGE AIR IMPOSSIBLE = ISOLATION
  80. 80. ESPACE ENTRE MOLLECULES = MOUVEMENT DE L’AIR ESPACE ENTRE MOLLECULES REDUIT = AIR EMPRISONNE
  81. 81. L'isolant principal dans le bâtiment L'air immobile  Les fibres ou parois des cellules immobilisent l'air, supprimant la convection  Le rayonnement ne peut pas passer au travers du matériau globalement opaque  Dans l'idéal, il ne reste que la conduction de l'air.
  82. 82. L'espace Le vide interdit la convection et la conduction; Seul le rayonnement reste; Une tenue réfléchissante assure une isolation thermique presque parfaite.
  83. 83. Où Isoler ? Comment Isoler ? - Par les matériaux - Par le choix des techniques  intérieure  extérieure  répartie  le type  l’épaisseur / la densité - Par un travail sur les ouvertures  châssis  double / triple vitrage
  84. 84. Les parties à isoler Chaque élément d’une habitation nécessite des aménagements spécifiques en termes d’isolation thermique. Sans une bonne isolation, l’air chaud monte, s’accumule en hauteur et s’échappe hors de la maison. La toiture est donc une priorité en termes d’isolation.
  85. 85. Isoler les combles et les toitures On estime que 30 % des déperditions de chaleur se font par la toiture. Isoler les combles et le toit présente donc tous les avantages : l’isolation est plus facile à réaliser et plus rentable. Elle constitue également un bon investissement, vous retrouverez rapidement en économies d’énergie votre dépense initiale. De plus, isoler une toiture est, sauf exception, plus facile que d’isoler les murs ou les sols
  86. 86. Murs avec matériaux isolants L’utilisation de matériaux isolants permet d’éviter l’ajout d’une isolation supplémentaire. Vous avez le choix entre le béton cellulaire (mélange de sable, de ciment, de chaux et de poudre d’aluminium), la brique monomur (brique en terre cuite avec des alvéoles d’air) ou encore l’ossature en bois (les nouvelles maisons en bois sont naturellement bien isolées).
  87. 87. En revanche, si vous utilisez des parpaings ou des briques classiques, vous devrez ajouter une isolation. Pour une maison d’un ou deux niveaux, isoler par l’intérieur revient moins cher. À l’inverse, si l’habitation fait plus de deux niveaux, passer par l’extérieur sera plus efficace et rentable.
  88. 88. Isolation des fenêtres Vitrage Cadre Bordures
  89. 89. Les portes et fenêtres 13 % à 20 % de la perte totale de chaleur de votre habitation s’effectue par les fenêtres et les portes mal isolées. Leur rénovation est donc non seulement agréable d’un point de vue esthétique et acoustique, mais elle est également très efficace sur le plan thermique. Il existe quatre approches différentes : • calfeutrer ses fenêtres avec des joints ; • mettre du double vitrage ou un survitrage sans changer ses fenêtres ; • changer les fenêtres ou les portes en profitant ; • mettre un doublage plastique (film ou cadre).
  90. 90. ext int ext int int ext isolant mur Isolation extérieure Isolation intérieure Isolation répartie TECHNIQUES D’ISOLATION isolantmur Matériau isolant
  91. 91. Pour isoler il faut: - Enlever la matière pour diminuer la conduction - Elément étanche (ou le vide) pour éliminer la convection - Elément opaque ou réfléchissant pour diminuer le rayonnement - Matériau sec pour éviter l'évapo- condensation
  92. 92. Isolation intérieure Isolation extérieure Comment éviter les ponts thermiques?
  93. 93. Que faire d'un pont thermique inévitable ? Froid Chaud Froid Chaud L’Allonger Le Chauffer Le Diviser Chaud Froid  
  94. 94. CRITERES DE CHOIX DU MATERIAU ISOLANT
  95. 95. Qualités recherchées des isolants thermiques  Faible conductivité thermique  Résistance mécanique (traction et compression)  Etanchéité à l'air  Résistance à la diffusion de vapeur d'eau  Faible absorption d'eau  Stabilité dimensionnelle  Résistance au feu  Comportement à la chaleur  Qualités acoustiques  Prix
  96. 96. Conductivité thermique  [W/(m.K)]: caractéristique intrinsèque , plus elle est faible plus le matériau est isolant Performant Acier Les bétons Les isolants 50 λ [W / m.K] 2 à 0,10 0,05 à 0,02 Caractéristiques thermiques des matériaux
  97. 97. Résistance thermique R : Plus elle est élevée plus la paroi est isolante, dépend de l’épaisseur de la paroi et de la conductivité thermique du matériau. Coefficient de transmission thermique k [W/(m².K)]: Flux thermique à travers 1 m² de paroi pour une différence de température de 1 Kelvin, plus il est faible plus la paroi est isolante. Caractéristiques thermiques des parois + Performant Murs blocs creux de 20 cm + 10 cm d’isolant Murs de briques pleines de 11 cm d’épaisseur Murs Bloc creux béton de 10 cm 0,12 2,86 Murs blocs creux béton de 20 cm 0,23Rparoi
  98. 98. Résistance mécanique Pas toujours nécessaire, sauf : Résistance à la compression pour dalles, planchers, ouvrages souterrains. Se mesure par la contrainte à 10% de compression. Résistance à la traction (rupture) pour isolation extérieure compacte, toitures plates non chargées. Ces essais sont réalisés en laboratoires.
  99. 99. Etanchéité à l'air Un bâtiment doit respirer pour durer, donc il est exigé de l’enveloppe du bâtiment de respirer aussi. L’important est le contrôle de cette respiration. L’étanchéité de la paroi est donc nécessaire pour le confort, la durabilité de l’ouvrage et le contrôle de l'aération.
  100. 100. Si l'isolation est faible et que l'humidité de l'air intérieur est relativement élevée, deux types de dégâts peuvent apparaître: a) Dès que la température de surface intérieure est égale ou inférieure au point de rosée de l'air intérieur, b) Si l'humidité relative de l'air dépasse environ 80% près de la surface pendant une longue période, alors des moisissures peuvent croître sur cette surface, sans qu'il y ait condensation. Mauvaise isolation pour une aération donnée, ou mauvaise aération pour une isolation donnée.
  101. 101. Résistance à la diffusion de vapeur d'eau Nécessaire pour la durabilité de la construction  La vapeur d'eau diffuse à travers les matériaux poreux, et condense dans les zones froides, donc en aval de l'isolation.
  102. 102. Absorption d'eau Un isolant humide perd son pouvoir. Les isolants pouvant être en contact avec de l'eau ne doivent donc pas l'absorber. Se mesure – en laissant flotter des échantillons sur l'eau – par diffusion de vapeur dans un gradient de température
  103. 103. Qualités acoustiques  Absorption des bruits de choc –matériaux mous,  Absorption des bruits aériens –matériaux poreux ou fibreux
  104. 104. Réaction au feu Une norme notée l’Euroclasse, clase les matériaux selon leurs caractéristiques d’inflammabilité, de dégagement de fumée en cas d’incendie et de chute de débris. On distingue 5 classes :
  105. 105. Classes d'inflammabilité I S'enflamme très rapidement II S'enflamme très facilement III Facilement combustible (laine de bois) IV Moyenneement combustible (épicéa) V Difficilement combustible (chêne) VI Incombustible 1 Forte absorption lumineuse (fumées opaques) 2 Absorption lumineuse moyenne 3 Faible absorption lumineuse (moins de 50%)
  106. 106. 117 La fiche technique d’un produit Norme incendie. Les classes A1 et A2, A2, A1fl et A2fls1 sont attribuées aux produits très peu combustibles. S (1,2,3) pour la production de fumées (s pour "smoke"). d (0,1,2) pour la chute de gouttes et de débris enflammés (d pour "drop"). Résistance thermique Conductivité thermique Epaisseur de l’isolant
  107. 107. ACERMI L’ACERMI, Association pour la Certification des Matériaux Isolants, est un organisme dont le rôle est de garantir la véracité des caractéristiques annoncées par le fabriquant et de les réévaluer périodiquement. Après vérification, un certificat est délivré par cette organisme.
  108. 108. Vérifications de l’ACERMI • Elles portent sur les caractéristiques suivantes, représentées par les initiales : I - S - O - L - E – R • I : Propriété mécanique en compression • S: Comportement à la déformation • O: Comportement à l’eau • L: Comportement à la flexion • E: Comportement aux transfert de vapeur d’eau. • R: Résistance thermique
  109. 109. Certification ACERMI
  110. 110. Types d’isolants existant • Isolants Minéraux ; • Isolants Organiques ; • Isolants Synthétique ; • Isolant mince réfléchissant;
  111. 111. Fibres minérales  Fibre de verre  Laine de roche  Fibres obtenues par filage de verre plus ou moins pur, liée avec une colle  Bonne résistance au feu  Peu hygroscopique  Absorption acoustique  Résistance mécanique nulle à basse densité, moyenne à haute densité
  112. 112. Fibres naturelles  Laine, coton, cellulose, paille, coco, chanvre  Cellulose (papier recyclé) injectée  Emploi marginal, connotation écologique  Absorption acoustique  Faible résistance au feu, à l’humidité et aux agents biologiques
  113. 113. Isolants organiques synthétiques Polystyrène Polyuréthane Urée-formol
  114. 114. Isolants organiques synthétiques Polystyrène expansé • Usage général • Résistance à l’eau médiocre • Résistance mécanique suffisante dans bien des cas Polystyrène extrudé • Usage spécifique pour toitures inversées et isolation enterrée • Bonne résistance aux intempéries, notamment à l’eau • Résistance mécanique supérieure • Plus cher que le PS expansé
  115. 115. Isolants organiques synthétiques Polyuréthane • Bonne résistance mécanique • Excellent pouvoir isolant • Résistance nulle aux intempéries et UV • Mousse injectable Urée-formol • Mousse injectable in situ • Très sensible à l’eau • Résistance mécanique nulle
  116. 116. Isolants ligneux Bois léger, paille agglomérée • Bonne résistance mécanique • Pouvoir isolant médiocre • Faible résistance à l’humidité (pourriture)
  117. 117. Liège • Bonne résistance mécanique • Résistance à l’humidité médiocre • Certaine résistance au feu
  118. 118. Applications des isolants thermiques Isolation crépie Isolation intérieure Intérieur Paroi double Extérieur Panneau léger

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