Thermique du batiment

[Chana7]

Bonjour,

Je viens vers vous aujourd'hui pour avoir vos conseils.

J'aimerai savoir comment évaluer la consommation énergétique d'une salle et améliorer la performance thermique.

je vous remercie
-----

[f6bes]

Bjr à toi,
Ben faut en connaitre:
les déperditions thermiques,
la température souhaitée,
la température externe..et d'autres paramétres.
Donc on ne peut donner une réponse de but en blanc!

Dans l'état actuel comment est chauffé cette salle?
Bonne journée

[Chana7]

Je pense qu'i faudrait plutôt que je me penche vers les calculs des déperditions thermiques.

[f6bes]

REmoi,
Pour un calcul de déperditions thermiques...faut connaitre les caractéristiques TECHNIQUES ( calorifique)
du mur et son éventuelle isolation.
Et le résultat ne sera pas forcément...la réalité (données pas forcément...connues!)
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[AD 44]

bonjour chana 7,

tout est là (je pense qu'il ne manque rien) : http://herve.silve.pagesperso-orange.fr/plan.htm

[Chana7]

Je vous remercie F6bes et AD44 pour vos réponses
La formule pour le calcul des déperditions c'est DT= Ubât*V*DeltaT

La semaine prochaine je débute les cours sur le bâtiment intelligent et je voulais avoir un peu les bases histoire de ne pas être larguer.
Du coup j’ai voulu essayer de faire la déperdition du mur extérieur d’un TD de l’année dernière

La formule de déperdition c’est DT= Ubât*V*DeltaT
Avec Ubât=1/R= 1/0.2 = 5w/m2.k ; V= 400m2 ; DeltaT=20-5=15°C

DT= 5*400*15= 30 kwh/an

Y a t il des erreurs dans mon raisonnement.
Merci


Cette salle mesure 20 mètres x 20 mètres, avec une hauteur de 3 mètres. La température de la salle est de 20°C et la température extérieure est de – 5°C. L’humidité relative de cette salle est de 50 %.
Propriétés des matériaux.

Brique: 1 (W/m/K) ; 1800 (Kg/m3) ; 0.28Cp (Wh/kg/K)


Polystyrène: 0.039 (W/m/K) ; 25 (Kg/m3) ; 0.34 (Wh/kg/K)


Béton: 1.75 (W/m/K) ; 2400 (Kg/m3) ; 0.26 (Wh/kg/K)


Bois: 0.14 (W/m/K) ; 630 (Kg/m3) ; 0.36 (Wh/kg/K)


Verre: 1.05 (W/m/K) ; 2500 (Kg/m3) ; 0.5 (Wh/kg/K)

Les parois de cette salle de classe sont les suivantes :

● Mur extérieur composé : 20 cm parpaing à 4 trous dont la résistance thermique est de 0.2 Km²/ W et 8 cm de polystyrène (isolation par l’intérieur).

● Plancher bas (sol) : 20 cm de béton dont le coefficient de transmission surfacique vaut 3.5 W/(m².K) Il est sur vide sanitaire ventilé (à la température extérieure).

● Murs Est, Ouest et Sud donnent sur l’extérieur, les façades Est et Ouest contenant 50% de fenêtres, avec simple vitrages d’épaisseur 5 mm.

● Cloison Nord donne sur un hall, chauffé à la même température que la classe.

● Plancher haut (plafond) donne sur une autre salle à la même température.
On rappelle que les résistances superficielles 1/hi= 0.11et 1/he = 0.0.06 m² K/ W pour une paroi verticale ainsi qu’une paroi horizontale.

[stefller]

La formule de déperdition c’est DT= Ubât*V*DeltaT
Avec Ubât=1/R= 1/0.2 = 5w/m2.k ; V= 400m2 ; DeltaT=20-5=15°C

DT= 5*400*15= 30 kwh/an

Bonjour,

Je pense qu'il y a déjà une erreur de conversion.

Comment as tu trouvé Ubat?

Je ne sais pas si c'est ce que tu as fait mais tu devrais calculer les déperditions pour chacune des parois et les additionner car les résistances convectives (hi, he, ne sont pas les mêmes ainsi que la compositions des murs)

[Chana7]

J'ai essayé de faire comme tu m'as dit Stefler de calculer les déperditions pour chacune des parois mais je n'ai pas compris comment faire pour la Cloison Nord et Plancher haut .

Mur extérieur

Calcul de Rmex= 1/hi+ ep/Lda béton + R + ep/ lda parpaing = 0.11+0.2/1.75+0.2+0.08/0.039= 2.475km2/w
Umex= 1/Rmex= 0.404 w/m2.k

DT= Umex*V*DeltaT= 0.404*400*15= 2.424 kwh/an

Plancher bas

Calcul de Rpb= 1/he+ Rpb= 0.291km2/w
Avec Rpb= 1/U= 0.285 km2/w
Upb= 1/Rpb= 3.436

DT= 3.436*400*15 = 20.616kwh/an

Murs Est, Ouest et Sud

Reos= 1/hi+ev*0.5/ldav + 1/he = 0.11+0.005*0.5/1.05+0.006 = 0.139 km2/w
Ueos= 1/Reos
DT= 7.194*400*15 = 43.164 kwh/an

Je ne me suis pas trop éloignée du sujet?

[stefller]

Je pense que c'est ça.

Pour la cloison Nord et le plancher haut, la température étant la même d'un côté que de l'autre de la paroi les déperditions sont nulles.

En revanche je remarque que tu fais tes calculs avec la surface de 400m2.

Il faut que tu associes la bonne surface à la paroi en question. Par exemple pour un mur la surface est hauteur par longueur soit : 3 x 20 = 60m2

Après j'ai l'impression que tu as bien pris en compte les surfaces vitrées. Il y a toujours cette unité qui me gène et que je ne comprends pas:

Tu calcules tes déperditions

D = 1/Req [W/m2/K] x Surface [m2] * (Tint - Text) [K]
Cela donne des Watts et non des Wh/an ?

[Chana7]

Oki Je vous remercie pour votre aide Stefler j'ai donc j'ai refais mes calculs.
Par contre j'ai une dernière question comment fait-on pour améliorer la performance thermique?

Mur extérieur

Calcul de Rmex= 1/hi+ ep/Lda béton + R + ep/ lda parpaing = 0.11+0.2/1.75+0.2+0.08/0.039= 2.475km2/w
Umex= 1/Rmex= 0.404 w/m2.k
DT= Umex*V*DeltaT= 0.404*60*15= 0.363 kw

Plancher bas

Calcul de Rpb= 1/he+ Rpb= 0.291km2/w
Avec Rpb= 1/U= 0.285 km2/w
Upb= 1/Rpb= 3.436
DT= 3.436*60*15 = 3.092kw

Murs Est, Ouest et Sud

Reos= 1/hi+ev*0.5/ldav + 1/he = 0.11+0.005*0.5/1.05+0.006 = 0.139 km2/w
DT= 7.194*60*15 = 6.474 kw

DTtotal= DTmex + DTpb + DTeos + DTcn + DTph = 0.363+3.092+6.474+0+0 = 9.929 Kw

[stefller]

Calcul de Rmex= 1/hi+ ep/Lda béton + R + ep/ lda parpaing = 0.11+0.2/1.75+0.2+0.08/0.039= 2.475km2/w
Umex= 1/Rmex= 0.404 w/m2.k
DT= Umex*V*DeltaT= 0.404*60*15= 0.363 kw

Je me suis un peu plus penché sur tes calculs, qu'est que le R, et je vois que tu ne prends pas en compte 1/he (la convection exterieure, en soit c'est pas important car si tu l'as prends en compte, tes déperditions diminueront)

Maintenant que tu connais, plus ou moins (pas de calculs de ponts thermiques), ton enveloppe, il faut se lancer dans les déperditions dû à la ventilation. Ensuite connaître ton mode de chauffage. En connaissant tout cela tu peux déterminer où il faut améliorer ton bâtiment.

Si tu fais un cas scolaire alors pour améliorer ton bâtiment, il n'y a pas d'autre solution que jouer sur l'enveloppe.

Tu peux mettre un isolant extérieur ou encore modifier les fenêtres. C'est à toi de juger où il y a le plus à gagner.



Je me penche sur tes calculs:

Mur extérieur

Calcul de Rmex= 1/hi+ ep/Lda béton + R + ep/ lda parpaing = 0.11+0.2/1.75+0.2+0.08/0.039= 2.475km2/w
Umex= 1/Rmex= 0.404 w/m2.k
DT= Umex*V*DeltaT= 0.404*60*15= 0.363 kw

Murs Est, Ouest et Sud

Reos= 1/hi+ev*0.5/ldav + 1/he = 0.11+0.005*0.5/1.05+0.006 = 0.139 km2/w
DT= 7.194*60*15 = 6.474 kw

Je ne comprends pas pourquoi tu fais une différence entre mur extérieur, et mur est, ouest et sud.

Comme tu l'as écris on a l'impression que tu considère les murs est, ouest et sud fait que de vitrages.

Si je comprends bien l'énoncé, les murs sont fait de parpaing et de polyestyrène. Les murs E,O et S ont une surface vitrée de 50%.

Il faut que tu calcules la résistance équivalente du mur comprenant la surface vitrée.
Pour ça il existe des analogie électrique pour des résistances en séries (mur simple avec parpaing et polystyrène) différentes pour des résistances en parallèles (murs avec vitres):

Résistance en parallèles:




Donc tu calcules la résistance thermique du mur en fonction de la surface (surface totale - surface vitrée) et des couches (parpaing, polystyrène) et pareil pour la résistance thermique des vitres.

[Chana7]

J'ai refais les calcules du mur mais j’ai un gros doute…

Rmur= 1/hi + ep/Ldab+ epol/Ldapol+ 1/he= 0.11 +0.2/1.75+ 0.08/0.039+ 0.006= 2.281m2.k/w

Rvitre=1/hi + ev*0.5/Ldav + 1/he= 0.11+0.005*0.5/1.05+0.006 = 0.139 km2/w

DT= ( Vmur/Rmur + Vv/Rv) (Tint – Text) = (60/2.281 + 30/0.139) (20-5) =3.631kw
Surface vitrée = Surface mur * 0.5

[stefller]

Fais apparaitre la surface du mur qui n'est pas de 60m2 s'il y a des vitres:


Avec S = 0,5 x 60 = 30m2
Tu calcules Rvitre avec la bonne surface.

Ca te donne une résistance paroi:



Et grâce à ça tu a la résistance totale



Ensuite tu calcules les déperditions sans faire intervenir la surface qui est déjà comprise dans les calcules

[Chana7]

J'espère que mes calculs sont correctes

Rmur= 0.2/1.75*30 + 0.08/0.039*30= 64.967m2.k/w

Rvitre= Ev/Ldav* S= 0.005/1.05* 30= 0.142m2.k/w

1/Rparoi= 1/64.967 + 1/0.142 = 7.057

Rt = 1/0.11* 30 +1/Rparoi + 1/he*S= 5272 m2.k/w

[stefller]

J'espère que mes calculs sont correctes

Rmur= 0.2/1.75*30 + 0.08/0.039*30= 64.967m2.k/w

Rvitre= Ev/Ldav* S= 0.005/1.05* 30= 0.142m2.k/w

1/Rparoi= 1/64.967 + 1/0.142 = 7.057

Rt = 1/0.11* 30 +1/Rparoi + 1/he*S= 5272 m2.k/w

Bonjour,

J'ai fais les calculs, je ne trouve pas ça. Attention au parenthèse:

Rmur= 0.2/(1.75*30) + 0.08/(0.039*30)= 64.967k/w

Rvitre= Ev/(Ldav* S)= 0.005/(1.05* 30)= 0.142k/w

1/Rparoi= 1/64.967 + 1/0.142 = 7.057

Je t'ai fais les modif en gras. Je n'ai pas écris les résultats.

Rt = 1/0.11* 30 +1/Rparoi + 1/he*S= 5272 m2.k/w (La résistance convective se fait sur le mur ET sur les vitres donc S=60m2)

[Chana7]

Bonjour,

j'ai refait les calculs en prenant en compte ce que vous m'avez précisé.

Rmur= 0.2/(1.75*30) + 0.08/(0.039*30)= 0.072k/w

Rvitre= Ev/Ldav* S= 0.005/(1.05* 30)= 0.000158k/w


Calcul de la résistance paroi:

1/Rparoi= 1/0.072 + 1/0.000158 = 6343k/w

Rparoi = 1/0.11* 60 +6343 + 1/0.006*60= 6345.92 m2.k/w

Umur= 1/Rparoi=1.575*10^-4 w/m2.k

DT= Umur*DeltaT = 2.362*10^-3

[stefller]

Bonjour,

On se rapproche

Calcul de la résistance paroi:

1/Rparoi= 1/0.072 + 1/0.000158 = 6343k/w

Rparoi = 1/0.11* 60 +1/6343 + 1/0.006*60= 6345.92 m2.k/w

Encore une petite erreur sur le Rparoi corrigé en gras:
En effet 6343 = 1/ Rparoi
donc Rparoi = 1/6343

J'ai souligné égalment les résistances convectives.

C'est 1/hi = 0.11 et 1/he=0.006 et non hi=0.11 et he=0.006

Avec ces corrections je trouve des déperditions d'environ 7kW ce qui est plus cohérent.

[Chana7]

Voilà les modifications de mes calculs

Calcul de la résistance paroi:

1/Rparoi= 1/0.072 + 1/0.000158 = 6343k/w

Rparoi = 1/(9.09* 60) +1/6343 + 1/(166.66*60)= 0.00209 m2.k/w

Umur= 1/Rparoi=478.468 w/m2.k


DT= Umur*DeltaT = 7177.02kw

Plancher bas


Calcul de Rp= 1/hi+ Rpb + 1/he= 0.11+ 0.285 +0.006= 0.401km2/w
Avec Rpb= 1/U= 0.285 km2/w
Upb= 1/Rp= 2.493 w/m2.k
D = 1/Req [W/m2/K] x Surface [m2] * (Tint - Text) [K]

DT= 2.493*60*15 = 2.2437kw

DTtotal= DTmur+DTplancherb+DTcn+DTph= 7.177 + 2.2437 + 0 + 0= 9.420kw

[stefller]

Plancher bas


Calcul de Rp= 1/hi+ Rpb + 1/he= 0.11+ 0.285 +0.006= 0.401km2/w
Avec Rpb= 1/U= 0.285 km2/w
Upb= 1/Rp= 2.493 w/m2.k
D = 1/Req [W/m2/K] x Surface [m2] * (Tint - Text) [K]

DT= 2.493*60*15 = 2.2437kw

Comment trouves-tu Rpb = 0.285Km2/W?

Ensuite la surface de ton plancher bas c'est 20x20=400m2 (60m2 c'est pour un des 4 murs).

DTtotal= DTmur+DTplancherb+DTcn+DTph= 7.177 + 2.2437 + 0 + 0= 9.420kw

Les déperditions que nous avons calculé ne sont que pour un mur vitré. Or tu en as 4 de mur dont 1 où il n'y a pas de déperdition (Nord)
et 1 où il n'y a pas de vitrage (Sud, je crois)
DTtotal = DTmur_sud + DTmur_est + DTmur_ouest + DTplancherbas

[Chana7]

Pour le plancher du bas j’avais fait 1/ coeff de transmission surfacique(3.5) puisse que je n’ai pas l’épaisseur du plancher sinon je pencherai plus vers R= épaisseur béton/ Lda bois +Lda béton.

DT mur Est= DT mur ouest = les deux déperdition ont pour somme 7.177kw
Le mur sud n’a pas de vitrage
Calcul de la résistance paroi:

Rmursud= 1/hi + eb/Ldab + epar/Ldapar+ 1/he= 0.11+0.2/1.75+ 0.08/0.039 +0.006=2.281 m2.k/w

DT= Umursud*V*DeltaT= 0.438*400*15= 2.628kw

[stefller]

Pour le plancher du bas j’avais fait 1/ coeff de transmission surfacique(3.5)

Je pense que c'est la bonne solution

DT mur Est= DT mur ouest = les deux déperdition ont pour somme 7.177kw

Chaque mur admet des déperditions de 7.177kW, soit pour les deux murs 14.354kW.

Umursud*V*DeltaT= 0.438*400*15= 2.628kw

La surface du mur sud c'est la longueur par la hauteur soit 20*3=60m2

[Chana7]

Pour le plancher bas

R= 1/hi +épaisseur béton/Lda béton+ 1/he= 0.11+ 0.2/1.75+ 0.006= 0.230m2.k/w

DTplan= Uplan*V*DeltaT= 4.347*400*15=26.082kw

Pour les déperditions du mur sud

Umursud*V*DeltaT= 0.438*60*15= 0.394kw

[stefller]

Ouais je pense que c'est tout bon.

maintenant l'optimisation (de l'enveloppe), il faut voir où il y a le plus de perte.

Par exemple le plancher bas on voit que ça doit être à peu près 50% des pertes donc on choisi de l'isoler et ainsi de suite en mettant en parallèle une étude de coût du type:

" En ajoutant tel isolant sur le plancher bas nous avons un gain de tant kW, soit tant%, et cela coute environ tant €. "

Il faut faire différents scénarii. Enfin pour optimiser la totalité du bâtiment, il faut prendre en compte la ventilation, le moyen de chauffage, et l'occupation du bâtiment (pas besoin de chauffer des bureaux d'entreprise la nuit par exemple). En étudiant c'est différentes niches énergétiques, il est possible de déterminer celle qui est la plus "énergivore" et donc celle à améliorer en priorité.

[Larzacien]

bonjour, Et aussi il faut prendre en considération si la salle doit être chauffée tous les jours, ou bien si elle n'est chauffée que, de temps en temps, auquel cas, les performances auront une importance moindre.

Pour être au mieux, il faudrait une isolation de 40 cm au dessus du plafond, et au moins 15 cm d'isolant dans les murs, des doubles vitrages argon.

Les triples vitrages sont très lourds. Mais on pourrait mettre des fenêtres doubles (une ouvrante classique = une coulissante alignée avec le mur), surtout côté nord, et peut-être est et ouest, ainsi on aurait de super performances

Et aussi le climat de la région compte beaucoup.

[Chana7]

Je vous remercie vivement pour vos réponses et pour le temps que vous avez bien voulu consacrer à analyser le document et mes réponses, je sais que vous êtes très occupés ! Merci vos judicieux conseils. ...Je me répète une dernière fois pour vous dire un GRAND MERCI pour ce suivi... car j'ai bien conscience de vous avoir sollicitée plus que prévu et j'apprécie la disponibilité que vous avez eu à mon égard.