Comportement thermique du 1er étage avec un seul poêle au RDC

[seboseb]

Bonjour,
Dans notre maison paille, nous aurons les pièces de vie et le poêle de masse au RDC et les chambres à l'étage. Aucun chauffage à l'étage, donc, et nous souhaitons qu'il y fasse plus frais. Quelque chose comme 16°C dans les chambres et 21°C en bas nous irait bien.

J'ai calculé la déperdition de l'étage : murs+fenêtres+rampants+ventila tion. Total = 50Watts par °C d'écart avec l’extérieur.

Idem pour l'apport de chaleur par le plancher (volige, sous-couchephonique, sable et lambourdes, parquet cloué). Total, un bon 75 Watts par °C d'écart entre le bas et le haut.

En apparence, il y aura plus d'arrivée de chaleur à l'étage que de déperdition (75W par degré contre 50 W). Sauf que l'écart de température sera faible entre RDC et étage , et fort entre l'étage et l'extérieur. Donc l'arrivée de chaleur par le bas sera fortement minoré.

D'où ma question : comment calculer le comportement thermique de l'étage !
Je suis preneur de calculs et éventuellement d’expériences, dans une situation comparable.

Merci !
-----

[seboseb]

Bon, je me doutais bien que ce sujet laisserait le plus grand nombre perplexe, tout comme moi. A défaut d'approche théorique, qui peut me dire s'il a une configuration semblable (pas de chauffage à l''étage) et comment ça réagit ?

Précision importante, j'aurai peu de convection, car le poêle de masse produit surtout du rayonnement, de plus la trémie d'escalier est à plusieurs mètres. Donc c'est vraiment la chaleur traversant le plancher qui va chauffer l'étage.

[cchristof]

Bonjour,
Quel est le système de ventilation adopté ? Y a t-il une pièce humide à l'étage (où sont les entrées et les extractions ?). On peut d'abord essayer de simplifier un max (nuit sans occupation : pas d'apports solaires internes, on dit qu'il n'y a pas de pertes par rayonnement) en gardant ce qui est (à priori) le plus important et surtout le moins compliqué : Entre le rdc et l'étage il y a la conduction par les parois, et la circulation d'air. Entre l'étage et l'extérieur, il y a la conduction par les parois, le renouvellement d'air. Ce qui va du rdc à l'étage est égal à ce qui se barre entre l'étage et l'extérieur en régime permanent. Avec ça on doit pouvoir calculer quelque chose. Et le mouvement de l'air entre rdc et étage peut être une variable d'ajustement pour arriver au résultat voulu.
Pour ce qui est des retours il me semble que les maisons où l'hétérogénéité rdc étage est la plus forte correspond (souvent) à celles où les fuites d'air sont importantes.

[seboseb]

Bonjour et merci de ta réponse.
j'ai oublié la ventilation, en effet. VMC SF HygroB ; au RDC 3 extractions (cuisine, buanderie-douche, WC) et 3 entrées d'air ; à l'étage 1 extraction (SDB) et 4 entrées d'air. Mais je ne sais pas si on peut en tirer des conclusions "arithmétiques" ; c'est complexe les mouvements de gaz !
En tout cas, pas de centralisation-redistribution de l'air, donc ce n'est pas par ce biais que l'on va jouer sur les températures.

Au niveau de l'étanchéité à l'air, elle sera correcte. Les fenêtres sont de bonne qualité (menuiserie David). La jonction mur-fenêtres en tunnel a été soignée (compribande+ silicone+ calfatage à la filasse de chanvre). A l'heure actuelle, il n'y a plus de courants d'air perceptibles. De plus, les murs seront enduits à l'intérieur et un pare-pluie-pare-vent sera mis à l'extérieur.

Ce qui va du rdc à l'étage est égal à ce qui se barre entre l'étage et l'extérieur en régime permanent. Avec ça on doit pouvoir calculer quelque chose.

Là, tu parles à température constante, non ? Mais justement, l'écart de T° entre RDC et étage peut varier, si la T° de l'étage se modifie.

Je vais essayer de clarifier les choses, autant pour moi-même que pour toi, par un exemple. Il fait -12°C à l'extérieur et 18°C à l'étage, j'ai donc un delta T° de 30°C. La déperdition de l'étage, incluant parois, fenêtres, renouvellement d'air est d'environ 50W par degrés donc 1500 Watts.
Admettons que le RDC soit à 18°C aussi : à l'instant t0, il n'y a pas d'échange de chaleur entre les deux niveaux. Mais quand l'étage se refroidit à cause des déperditions, le RDC commence à lui céder une partie de sa chaleur. Si l'étage descend à 15°C, il y aura 3°C d'écart entre les 2 niveaux, donc un échange de 75*3=225 Watts. C'est insuffisant face aux 1500W de déperditions donc l'étage se refroidira encore.
En l'absence d'apports solaires et internes, on va donc avoir une température d'équilibre autours de : 18°C au RDC, 6°C à l'étage (Delta T° de 12°C avec le RDC et 18°C avec l'extérieur).

Cette Température d'étage me parait très faible par rapport à "la vraie vie", et je me dis que mon calcul oublie certainement des choses : air chaud qui parviendrait tout de même à monter à l'étage, apports internes (chaleur corporelle de 4 personnes + les lampes le soir), apports solaires la journée, chaleur accumulée dans les parois de l'étage, qui compense une partie des déperditions...

En fait je me rends compte en écrivant ces lignes que j'aurais surtout besoin d'une simulation dynamique... comme elle m'est inaccessible, je cherche à me faire une idée sur des exemples existants, et à extrapoler prudemment.

[A voir en vidéo sur Futura]

[cchristof]

Bon je me suis pris au jeu et j'ai fait un petit tableur où on peut rentrer :
les températures Text et Trdc.
les déperditions du rdc et de l'étage vers l'extérieur que tu as calculées.
le débit du rdc vers l'étage D01 (qui représente le brassage de l'air entre les deux).
le débit de l'étage vers l'extérieur D1E (qui représente les infiltrations et entrées d'air entre étage et extérieur)
les apports internes de l'étage P
j'obtiens la température de l'étage, à l'équilibre.
Le problème c'est qu'en vrai les pièces de l'étage ne sont pas équivalentes (sdb et chambres) et qu'on est rarement en régime permanent. D'où l'intérêt, tu as raison, d'une std.
Ceci dit avec un logiciel de std tel que pléiades les convections ne sont pas prises en compte, il faut estimer les débits d'un niveau à l'autre.
avec text=0 trdc = 20 P1 = 0 et D01=D1E=0m3/h j'obtiens T1 = 12 (avec 50W/K de l'étage vers l'extérieur et 75 du rdc vers l'étage)
avec P1=300 W et toujours les débits nuls j'obtiens T1= 14.4
avec P1 = 300 W et D01 = 100 m3/h et D1E = 50 j'obtiens T1 = 17,5
Si je trouve un moyen de te l'envoyer je le fais, ptêt que je me suis planté et que tu me corrigeras !

[wizz]

et quelques "trous d'aération" dans le plancher, c'est possible? pour laisser un flux d'air monter dans les chambres

[seboseb]

cchristof, tes valeurs me paraisse correctes à vue de nez. Une précision cependant : j'ai déjà tenu compte du renouvellement d'air par la VMC dans mon calcul des déperditions de l'étage. Je me suis basé "au pifomètre" sur 45 m3/heure, l'arrêté de 1982 imposant un minimum de 25 m3/h pour un logement de 5 pièces dans le cas d'une VMC Hygro. Je pense que j'ai calculé assez large, la production de vapeur de 4 personnes endormies ne doit pas nécessiter plus. Il y a donc 15 watts par degré°C sur les 50 W qui sont liés à la ventilation.

Wizz : je voudrais éviter de percer des trous pour des raisons phoniques. Et je ne mettrai pas non plus d'usine à gaz" avec gaines et ventilos : autant avoir une DF dans ce cas ! (et ma construction n'est pas prévue pour : pas de vide technique pour les gaines, entrées d'air déjà sur les fenêtres...)

[cchristof]

Ok, la même avec 35 de déperditions étage extérieure. J'ajoute 25 à tes 25 à cause des infiltrations parasites :
avec text=0 trdc = 20 P1 = 0 et D01=D1E=0m3/h j'obtiens T1 = 14.3 (avec 35W/K de l'étage vers l'extérieur et 75 du rdc vers l'étage)
avec P1=300 W et toujours les débits nuls j'obtiens T1= 17
avec P1 = 300 W et D01 = 100 m3/h et D1E = 50 j'obtiens T1 = 20.4

avec P1 = 300 W et D01 = 50 m3/h et D1E = 50 j'obtiens T1 = 17.6

[seboseb]

Conclusion, tant qu'il ne fait pas froid, ça va bien, même sans brassage d'air.
Que dit ton tableau par -20°C ? (c'est arrivé plusieurs fois cette année...)

[lustiot]

Idem pour l'apport de chaleur par le plancher (volige, sous-couchephonique, sable et lambourdes, parquet cloué). Total, un bon 75 Watts par °C d'écart entre le bas et le haut.

salut seboseb,

J'ai la même config (maison paille avec solives apparentes et volive au dessus) et nous nous posons la même question pour le chauffage des chambres (mais l'an prochain on sera fixés), sauf que chez nous le tube poujo passe dans la circulation du 1er... du coup nous pensons calfeutrer plus ou moins à ce niveau là et récupérer de la chaleur a cet endroit... il y aura une coquille au niveau du chevêtre du plafond du 1er seulement (normalement)
pour ce qui est de la chaleur qui "monte" nous ne pensons pas avoir de soucis avec la chambre centrale... par contre pour les deux autres les portes solives du RDC risquent de freiner....


[HS]
pour la composition de ton plancher c'est finalement l'option retenue ? tu l'as mise en œuvre ou pas encore ?
[/HS]

[cchristof]

Conclusion, tant qu'il ne fait pas froid, ça va bien, même sans brassage d'air.
Que dit ton tableau par -20°C ? (c'est arrivé plusieurs fois cette année...)

Bonjour
Oups -20 c'est pas tous les jours et ça dure pas longtemps...
avec text=-20 trdc = 20 P1 = 0 et D01=D1E=0m3/h j'obtiens T1 = 4.6 (avec 35W/K de l'étage vers l'extérieur et 75 du rdc vers l'étage)
avec P1=300 W et toujours les débits nuls j'obtiens T1= 7
avec P1 = 300 W et D01 = 50 m3/h et D1E = 50 j'obtiens T1 = 8.7...
avec P1 = 300W et d01 = 100 et d1e = 50 t1= 13.6...
Attention : l'échange entre rdc et étage dépend de la surface de la trémie, de sa géométrie, des portes ouvertes ou non, détalonnées ou non, et des différences de température, de hauteur...
Ici on a regroupé en une zone la sdb et les ch, ce qui n'est pas très réaliste : les apports internes sont concentrés dans les chambres, mais les entrées d'air froid aussi, alors que la sdb extrait de l'air réchauffé...
plus il fait froid, plus il faut favoriser l'échange entre rdc et étage !