Linéarité des déperditions thermiques ?

[invite9ac01d51]

Interessante discussion qui montre bien l'intérêt, mais aussi les limites de l'approche...

Juste pour rappeler et préciser le besoin initial :
- Sur un pavillon de 1979 chauffé en 100% électrique, avec une isolation d'origine connue dans la théorie (mais dont les caractéristiques, vieillissement, et la pose réelle introduisent des incertitudes), mais sans d'historique de consommation. Une partie du pavillon sur plancher hydro (chaudière électrique), et une partie sur radiateurs électriques
- Pouvoir évaluer le temps de retour sur investissement d'évolutions "d'optimisation énergétiques" telles que (exemples typiques) :
* remplacement de la chaudière par une PaC
* remplacement des radiateurs élec par une circuit de radiateurs hydro à basse température, en laine avec le changement précédent
* isolation en sous-face du plancher chauffant (cave semi-enterrée)
* éventuelle isolation additionnelle de toit (quand il faudra refaire le toit...)
* éventuelle ITE (même si difficile sur le bâti du fait de sa forme)
- Pouvoir évaluer les puissances respectives de chauffage à installer, en cas de changement de système (ex. optimisation de dimension de radiateurs BT)...
- Pouvoir évaluer le gain économique de réglages différents de chauffage (ex. autoriser la baisse de T du plancher chauffant en journée, ne le chauffer qu'en heure creuse, etc.)

L'idée était donc de :
- évaluer le besoin global annuel en chauffage, et le coût correspondant, en séparant les partie "chaudière" et les parties "radiateurs", pour mon choix personnel de niveau de confort (ex. 19°C)
- évaluer les besoins de puissance max respectives (chaudière et radiateurs)
- avoir des mesures permettant d'évaluer sur une période réduite (ex. 15 jours) un stratégie de chauffage différente et les éventuelles économies sur l'année à espérer...

Mes conclusions par rapport aux échanges précédents :
- Il existe une grosse variabilité des déperditions liées au vent, humidité... donc il faut travailler sur des moyennes et sur des durées pas trop courtes !
- L'instrumentation (enregistrement des températures) a son intérêt pour relever la "signature thermique du bâtiment", mais il n'est pas forcément nécessaire de faire des relevés fréquents du fait des variabilités temporelles fortes (Cf. point ci-dessus). Un relevé des min-max par 24h est probablement suffisant (si température intérieure constante) car peut être mis en regard des DJU d'une station météo proche. En cas de variabilité de la T intérieure, un relevé intérieur (min-max) pour obtenir une valeur moyenne sur 24h a son intérêt.
- De même, un relevé des consommations de chauffage (avec dans mon cas une séparation chaudière/radiateurs) par 24h est à prévoir

Ensuite, la mise en regard des min-max de T extérieurs, de la température intérieure (soit maintenue constante, soit moyennée sur 24h), et des DJU de la station météo permet de recaler une relation entre DJU (météo), DJU (maison), cumuls de DJU (météo - car moyenne historique sur plusieurs années) et consommation réelle de l'habitat pour une température de confort donnée (choix personnel ex. 19°C).

Matériel à prévoir (à minima) :
- thermomètre extérieur avec min-max - à relever tous les jours (dans mon cas : enregistrement automatique)
- intérieur maison bien isotherme et thermostaté à température constante, ou thermomètre intérieur avec min-max - à relever tous les jours (dans mon cas : enregistrement automatique)
- consommation chauffage des différents émetteurs à différencier, avec relevé par 24h (dans mon cas : en attente de 2 compteurs triphasés achetés sur ebay).

Avec ca, je pense pouvoir faire des choses !!

Tout cela fait un peu d'investissement (200-300€ pour des solutions automatisées "luxueuses"), mais quand on voit les prix des dépenses de chauffage (~2000€ annuels) et des coûts d'investissements sur les PaC et autres (10k€), cela peut éviter de ne pas se tromper et est à mon avis facilement rentabilisé.

Pour info, je m'était amusé il y a 2 ans à faire un calcul un peu fin du retour sur investissement d'une PaC air/eau pour mon domicile, sur la base du DPE, en intégrant l'actualisation, les entretiens, mon estimation de l'augmentation du coût de l'électricité à 5 ans(+30%)... résultat : minimum 9 ans dans un scénario assez optimiste et seulement s'il n'y avait pas de soucis/panne intermédiaire ! Bref, on s'approchait effectivement un peu trop à mon goût de la durée de vie de la PaC.
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[invitea5a259ca]

je pense qu'il y a une confusion dans les buts recherchés

évaluer une isolation , les déperditions dans le but de simuler les besoins thermiques , je comprends

mais partir de la consommation réelle louable mais c'est appréhender les éléments bioclimatiques cités et qui sont mal pris en compte par les modèles , ensuite la réalité du climat et du microclimat réel et enfin la façon de "vivre" et d'utiliser la maison

donc à l'évidence une dispersion des résultats , d'ou la marge de sécurité que se prennent les "chauffagistes" quand ils dimensionnent les installations

pour revenir au DJU et aux éléments bioclimatiques ,j'ai l'exemple de la journée d"hier ou j'ai chauffé ma maison uniquement avec la PAC air air temp ext à 10° max , pas de pluie , pas de vent , temps gris mais soleil qu'on sent derrière une couche nuageuse peu épaisse

la Pac a consommé 3 KW sur la journée de 8 à 18 h et maintenu 19° interieur


d'autres jours avec des températures à 8° exterieurs elle a consommé 8 kw avec à peine 18° interieur

[SK69202]

Sur l'écart "DJU de la station la plus proche" - situation réelle "subie" par la maison ("micro-climat", soleil, vent...) : là encore, le relevé de consommation va intégrer de facto cet écart. Pour une DJU de la station la plus proche (donnée théorique), la maison va consommer tant et tant (donnée mesurée).

J'habite à égale de deux stations de Météo France, mes relevés locaux sont plus proches de l'une ou l'autre en fonction de la.... météo, par temps froid, c'est celle de l'est qui prédomine, par temps doux c'est celle de l'ouest, bref la réponse de la maison est proportionnelle aux DJU des stations, mais pas linéairement.

Donc la reponse est :
non, les deperditions thermiques ne sont pas lineaires, ou, tout du moins, elles ne sont pas linéarisables, par contre elles ont "louchables" sous reserve d'avoir une estimation correcte de la consommation.

Les déperditions sont linéaires, mais elles varient suivant plusieurs modes, ce qui fait que le résultat est un mélange de courbe linaire qui à première vue ne ressemble à rien, exemple:
Meilleur définition = Clic droit sur l’image / afficher l’image / cliquer sur l’image pour le zoom

Point vert, énergie/ (moy int - moy ext) par jour, Point marron % de temps de chauffe (détermine une puissance moyenne de chauffage)
Courbe magenta, moyenne glissante des "points verts sur 7 jours.
La linéarisation apparait et la courbe finale ressemblera à celle du soleil au dessus de l'horizon , car il reste le commandeur du climat (voir les courbes hebdomadaires dans un de mes messages précédents, qui sont encore plus significatives) .
Un truc qui complique aussi l'analyse des relevés quotidiens en sus de tout ce qui a été cité: L'inertie.

Donc, le maximum de relevés pour pouvoir les analyser, en extraire l'info et en discuter.

@+

[invite068a575a]

....
Matériel à prévoir (à minima) :
- thermomètre extérieur avec min-max - à relever tous les jours (dans mon cas : enregistrement automatique)
- intérieur maison bien isotherme et thermostaté à température constante, ou thermomètre intérieur avec min-max - à relever tous les jours (dans mon cas : enregistrement automatique)
- consommation chauffage des différents émetteurs à différencier, avec relevé par 24h (dans mon cas : en attente de 2 compteurs triphasés achetés sur ebay).

Bonjour,

J'étais il y a quelques années dans une démarche similaire. La méthode Min/Max n'est pas terrible, en montagne cette moyenne ne représente pas l'intégrale des températures journalières. Donc j'avais acheté 2 (Ext. et Int.) thermomètre/enregistreurs USB (Conrad). Vraiment pas pratique, piles peu endurantes et chères. Remplacés par une petite station météo à 99€ qui enregistre en continu les T et d'autres paramètres. Tous les x jours on récupère les données ==> graphiques des T int. et ext., de l'hygrométrie int. et ext., points de rosée etc.. On peut sortir les données au format CSV pour intégration et plus si affinités C'est une alternative peu couteuse aux enregistreurs de température.

J'ai installé fin 2008, en relève de chaudière fioul, une PAC moyenne température (55° max) bien dimensionnée, le fioul prends la relève vers -3 à -4°. Pour de l'ancien cela me semble une solution raisonnable.

Francis

[Did67]

thermomètre/enregistreurs USB (Conrad). Vraiment pas pratique, piles peu endurantes et chères.

Francis

Même mésaventure ! Le "datalogger" qui ne contient pas de data, remplacement des piles à prix d'or et des enregistrements erratiques, incomplets, jamais exploitables... Cela traine dans un coin...

[cornychon]

, les deperditions thermiques ne sont pas lineaires, ou, tout du moins, elles ne sont pas linéarisables, par contre elles ont "louchables" sous reserve d'avoir une estimation correcte de la consommation.

Salut,

Je viens de lire les réponses de cette discussion animée.
Si j’ai bien compris, toutes les fuites et les apports thermiques se font en régime variable.
Des relevés de température sont relevés en continu.
A partie de ces données, comment peut-on estimer la puissance à installer pour avoir un ΔT Int/Ext K ?

[SK69202]

On tri les données traitées par DJU croissant.
Meilleur définition = Clic droit sur l’image / afficher l’image / cliquer sur l’image pour le zoom
Synthèse de l'hiver 2011-2012



Avec l'énergie et les DJU, je connais la masse de bois, d'électricité, de gaz, de fuel, de charbon qu'il me faut pour avoir "chaud" en fonction de la température prévue.

[invite9ac01d51]

@SK : Ces courbes sont TRES instructives (et un peu désespérante sur la variabilité de ces phénomènes et notre capacité à les exploiter), mais je suis quand même très perplexe :
- Comment expliquer une telle évolution des courbes Nrj/DJR (même lissés) au cours de l'hivers ? Si je comprends ton explication, tu indiques que cela est lié aux apports passifs du soleil (qui baisse sur l'horizon et chauffe moins), mais je penserais intuitivement que la température extérieure reflétait aussi cette influence. Dans ton cas, es-tu dans une configuration avec de très forts apports de soleil passif (ex. maison bioclimatique plein sud) qui expliquerait une influence aussi forte ? Il y a quand même des variations de consommation NrJ/DJU d'un facteur 4 d'un jour sur l'autre !

Plus généralement, est-il possible de récupérer des historiques de DJU auprès de stations météo (je suis près de Grenoble) ? Et/oue d'automatiser une récupération de données journalière sur une station météo-France ? J'ai commencé à regarder mais j'ai l'impression que l'accès aux historiques de DJU de Météo-France est un service payant...

[invite0324077b]

pour expoiter ces resultat il faut voir comment fonctionne la regulation qui commande le chauffage

il faudrait des thermostat d'ambiance parfait cabable de maintenir la temperature constante dans toutes les pieces pour que la consomation represente exactement les perte

mais c'est souvent une sonde et une regulation par loi d'eau ... donc la consomation d'energie depand uniquement de la temperature de la sonde et de la loi d'eau ... si les perte ne sont pas egale a la puissance de chauffage determiné par la loi d'eau et la sonde , la temperature de la maison monte ou baisse , mais vu la grande inertie , ça ne fait pas des grandes variation de temperature

[SK69202]

En bleu dans les citations

- Comment expliquer une telle évolution des courbes Nrj/DJR (même lissés) au cours de l'hivers ? Les variations de températures et des autres facteurs identifiés Si je comprends ton explication, tu indiques que cela est lié aux apports passifs du soleil (qui baisse sur l'horizon et chauffe moins Ma remarque sur le soleil concerne la forme générale de la courbe, plus l'hiver avance plus il faut d'énergie pour 1°K d'écart, le pic est atteint début janvier, ce qui correspond à la période la plus froide chez nous, 2 à 3 semaines après le solstice d'hiver boréal en raison de l'inertie de la Terre, ensuite sauf "vague de froid", il faut de moins en moins d'énergie par degrés d'écart), mais je penserais intuitivement que la température extérieure reflétait aussi cette influence. Dans ton cas, es-tu dans une configuration avec de très forts apports de soleil passif (ex. maison bioclimatique plein sud) qui expliquerait une influence aussi forte ? Non justement ma maison est peu sensible au soleil (forte inertie et petites fenêtres bretonnes) mais elle est sensible à la température moyenne et au ventIl y a quand même des variations de consommation NrJ/DJU d'un facteur 4 d'un jour sur l'autre !Plusieurs explications, l'inertie formidable de ma maison, environ 30heures de décalage entre un maximum de température extérieure et sa reproduction atténué à l'intérieur ce qui fait que je chauffe plus le lendemain du jour le plus froid quand la température extérieure remonte déjà d'où un calcul NRJ/DJU erroné, puis chauffage au bois empirique, je me fie plus à la température de mon circuit d'eau (poêle bouilleur) et pas à celle de la maison, je plafonne en effet à 23°C max en cours de flambée d'où une dispersion des masse de bois brûlée pour une même température extérieure, je stocke à cours terme (5 à 6H) dans un peu d'eau et à plus long terme dans les murs et quandi je ne chauffe presque pas un jour, la température moyenne de la maison ne descend presque pas, par contre l'énergie dépensée varie beaucoup, tout ça conduit aux écarts constatés

Avec mon inertie j'ai une politique de chauffage "anormale", la température minimale est celle des murs, je chauffe quelques heures (moyenne 50% mais de 20 à 85% du temps) pour "injecter" l'énergie dans les murs histoire de les garder à 21°C, quelle que soit la météo
Ces effets seraient atténués avec un chauffage normal doté d'une régulation fine. Le propane est trop cher pour que je fasse une campagne de mesures sans le poêle (la chaudière ne sert pas au chauffage depuis cet hiver).
C'est la méthode de traitement que je défends pas son application à mon cas qui reste particulier.

Plus généralement, est-il possible de récupérer des historiques de DJU auprès de stations météo (je suis près de Grenoble) ? Et/oue d'automatiser une récupération de données journalière sur une station météo-France ? J'ai commencé à regarder mais j'ai l'impression que l'accès aux historiques de DJU de Météo-France est un service payant...

J'ai fait ça à la main à partir des données gratuites de MF pour les 10 dernières années pour comparer avec le gaz.
Sur ce site c'est sans doute plus facile, mais j'ignore jusqu'à quand il remonte et je sais qu'ils n'aiment pas les prélèvements automatiques de données.

@+

[cornychon]

Mes conclusions par rapport aux échanges précédents :
- Il existe une grosse variabilité des déperditions liées au vent, humidité... donc il faut travailler sur des moyennes et sur des durées pas trop courtes !
- L'instrumentation (enregistrement des températures) a son intérêt pour relever la "signature thermique du bâtiment", mais il n'est pas forcément nécessaire de faire des relevés fréquents du fait des variabilités temporelles fortes (Cf. point ci-dessus). Un relevé des min-max par 24h est probablement suffisant (si température intérieure constante) car peut être mis en regard des DJU d'une station météo proche. En cas de variabilité de la T intérieure, un relevé intérieur (min-max) pour obtenir une valeur moyenne sur 24h a son intérêt.
- De même, un relevé des consommations de chauffage (avec dans mon cas une séparation chaudière/radiateurs) par 24h est à prévoir

Ensuite, la mise en regard des min-max de T extérieurs, de la température intérieure (soit maintenue constante, soit moyennée sur 24h), et des DJU de la station météo permet de recaler une relation entre DJU (météo), DJU (maison), cumuls de DJU (météo - car moyenne historique sur plusieurs années) et consommation réelle de l'habitat pour une température de confort donnée (choix personnel ex. 19°C).

Matériel à prévoir (à minima) :
- thermomètre extérieur avec min-max - à relever tous les jours (dans mon cas : enregistrement automatique)
- intérieur maison bien isotherme et thermostaté à température constante, ou thermomètre intérieur avec min-max - à relever tous les jours (dans mon cas : enregistrement automatique)
- consommation chauffage des différents émetteurs à différencier, avec relevé par 24h (dans mon cas : en attente de 2 compteurs triphasés achetés sur ebay).

Avec ca, je pense pouvoir faire des choses !!

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Tu veux au bout du compte connaître la résistance thermique globale par conduction « R » d’une maison.
C’est un paramètre très important pour calculer la puissance à installer en fonction des températures limites intérieures et extérieures que l’on se fixe.
En clair, le ΔT int-ext max que l’on souhaite obtenir pour faire face aux grands froids.

Peut-on évaluer la résistance thermique globale par conduction R = ΔT int-ext / Ø
avec des moyennes des relevés journaliers suivants :

- Températures extérieures,
- Températures intérieures,
- Consommations énergétiques,

Ce serrait à mon avis une approche intéressante si on était capable de mesurer l’apport d’énergie solaire bien loin d’être négligeable.

Peut-on mesurer et faire une moyenne de l’apport solaire !
A admettre des mesures statistiques, il y a une méthode qui nécessite de ne pas chauffer la maison pendant au moins un mois. La période du dj serrait l’idéal
Il suffirait de faire les mesures décrites précédemment sans chauffage « artificiel ».
On aurait la moyenne de l’énergie apportée par le soleil.

Il suffit d’additionner la moyenne de l’énergie solaire à la moyenne de l’énergie artificielle pour connaître le flux global Ø.

Avec les trois moyennes Tint, Text et le flux thermique, on peut calculer le R global

[invite9ac01d51]

Une alternative pour le flux solaire... il y a un lycée à 500m de chez moi qui dispose d'une installation PV et qui publie en temps réel sur le web les données de son installation dont :
- la puissance électrique instantanée produite
- l'irradiation (W/m2) instantanée
- la production PV sur la journée...
- en même le vent instantané

Je vais voir si je peux récupérer en automatique :
- soit le soir : la production PV de la journée (un indicateur de l'ensoleillement)
- soit à intervalle régulier (ex. 1/2 heure) l'irradiation instantanée --> pour intégrer sur la journée !
... peut-etre qu'avec quelques droites de régression j'arriverais à identifier un lien entre le Delta(T int-ext), la conso de chauffage et l'irradiation solaire...

Pour le vent (et même l'humidité), je suis par contre assez perplexe s'il est possible de prendre leur influence en compte de façon quantitative...

[invitefb8419fe]

Pour le vent (et même l'humidité), je suis par contre assez perplexe s'il est possible de prendre leur influence en compte de façon quantitative...

Personnellement, vu les données collectées sur 3 mois, il me parait clair que :
- Apports solaire: je viens d'acheter un capteur 0-70000 lux qui va peut-etre me permettre de mesurer cela, mais cela me parait compliqué
- Humidité + vent : Trop de differences suivant que le sens du vent, sa force etc ... ET pour la pluie idem

Par contre, je regarde avec de plus en plus de perplexité un capteur de température que j'ai mis à l'interieur d'un mur central de ma maison (ITE) et qui varie très peu. de 19 à 21

et du coup, je me demande si la solution simplificatrice ne serait pas là : mesurer les variations de température d'un element de la structure de la maison plutôt que l'air ambiant.

[SK69202]

Par contre, je regarde avec de plus en plus de perplexité un capteur de température que j'ai mis à l'interieur d'un mur central de ma maison (ITE) et qui varie très peu. de 19 à 21

et du coup, je me demande si la solution simplificatrice ne serait pas là : mesurer les variations de température d'un element de la structure de la maison plutôt que l'air ambiant.

La température de ce capteur varie sans doute plus en fonction de la variation de la température de l'air que de celle du mur.
Je suis en campagne de relevés automatiques de la température de surface des murs, j'ai isolé les capteurs avec 3mm de PSE, les murs n'ont pas varier de plus de 0.5°K en 5 jours.
En parallèle j'aurai la variation de le température de l'air au même pas de mesure (5mn)

@+

[cornychon]

Pour info :
Voir page 35 et 36
Détermination des sollicitations départementales
http://www.rt-batiment.fr/fileadmin/...Algorithme.pdf