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Evaluation des besoins
d'énergie pour le chauffage
Grandeurs de calcul
Bilan thermique
Applications du bilan thermique
Bibliographie
Evaluation des besoins d'énergie
pour le chauffage
Des bâtiments performants en période de chauffage
- sont compacts
- bien isolés
- étanches à l'air
- possèdent des ouvertures bien orientées laissant
pénétrer le rayonnement solaire
- profitent aux mieux des apports de chaleur internes
L'évaluation des besoins pour le chauffage est possible
par le bilan thermique entre le bâtiment en son environnement.
Peu de données sont nécessaires pour ce calcul qui
considère essentiellement la qualité thermique de
l'enveloppe.
Grandeurs de calcul
1) Les grandeurs architecturales
Source: Cours SIA 380/1 - © crde,
eig , pg
2) Les grandeurs physiques
Source: Cours SIA 380/1 - © crde,
eig , pg
3) Les conditions de voisinage
Il s'agit de différencier le mileu voisin de l'élément
d'enveloppe considéré:
- contre air extérieur (météo)
- contre espace non-chauffé
- contre espace chauffé
- contre le terrain
Source: EnerCAD
4) Données climatiques
- Température extérieure: température
moyenne mensuelle
- Rayonnement solaire: Ensoleillement horizontal global mensuel
Bilan thermique
Analogie hydraulique
Les flux thermiques à travers le bâtiment sont
comparables aux écoulements d'eau à travers
les fuites d'un récipient.
Afin de maintenir le niveau d'eau = confort à l'intérieur,
il est nécessaire d'alimenter en eau = chaleur.
Source: cours de physique du bâtiment,
Willi Weber
Demande de chaleur
Dans un bilan thermique, les flux de chaleur entrants doivent
correspondre aux flux de chaleur sortants.
La demande de chaleur est défini comme la différence
entre pertes de chaleur et apports 'gratuits' utiles (seulement
une partie des apports 'gratuits' sont utilisables).
Source: Cours SIA 380/1 - © crde,
eig , pg ; (d'après DIAS
- dictionnaire)
Pertes de chaleur:
Qv ventilation
Qt transmission
Apports de chaleur:
Qs gains solaires
QiP gains internes: personnes
QiE gains internes: éclairage artificiel, appareils
électriques
Qh chaleur à fournir par l'installation
de chauffage = DEMANDE DE CHALEUR
Diagramme des flux
Le bilan thermique selon la norme SIA 380/1 s'intéresse
au flux thermiques à travers l'enveloppe du bâtiment
(zone en bleu) et écarte la production d'eau chaude
sanitaire et les problèmes liés à la
production de chaleur pour le chauffage. Cette méthode
s'adresse donc directement à l'architecte.
Source: Norme SIA 380/1 édition
2001
Bilan thermique mensuel
Situation d'équilibre entre les pertes et les apports
de chaleur.
Pertes de chaleur:
Qv ventilation
Qt transmission
Apports de chaleur:
Qs gains solaires utilisables
Qi gains internes utilisables
(personnes, éclairage artificiel, appareils électriques)
Qh chaleur à fournir par l'installation
de chauffage = DEMANDE DE CHALEUR
Source: EnerCAD
Bilans thermiques pour chaque mois
Saison de chauffage au centre du graphique
La norme SIA 380/1 édition 2001 qui s'appuie sur le
norme européenne ISO 13790 (anciennement EN 832), prévoit
le calcul d'un bilan pour chaque mois.
Optimisation
Par analogie hydraulique:
minimiser les fuites = pertes
utiliser au mieux les apports gratuits (pluie = gains solaires,
occupants, appareils électriques)
Source: Cours SIA 380/1 - © crde,
eig , pg
Applications du bilan thermique
Optimisation
Outil d'aide à la conception, décision, dans
la phase d'avant projet:
- implantation
- géométrie, ouvertures
- dessin des détails constructifs
- choix des matériaux
- objectifs énergétiques
Source: Cours EnerCAD
Vérification
Outil de vérification et d'audit:
- Comparaison entre demande de chaleur théorique
et consommations relevées permettent de détecter
un éventuel dysfonctionnement du bâtiment.
- Etude de potentiels d'amélioration thermique lors
de rénovations
Source: Cours EnerCAD
Comparaison
- Comparer avec d'autres bâtiments (de référence)
- Comparer avec des valeurs cibles / limites
Source: Cours EnerCAD
Justification
Calcul obligatoire pour la demande d'autorisation de construire
(SIA 380/1).
Conditions:
- Le logiciel doit être certifié
- Les formulaires de sortie doivent correspondre aux directives
de la crde (voir http://www.crde.ch)
- Justification par les performances ponctuelles ou globales
- Respect des valeurs-limite
Source: Cours EnerCAD
Bibliographie
Bilan thermique
Norme SIA 380/1, "Performance thermique des bâtiments",
édition 2001
Documentation SIA D0170, "L'énergie thermique dans
le bâtiment, Guide d'utilisation de la norme SIA 380/1, édition
2001", SIA 2002
Norme SIA 180, "Isolation thermique et protection contre
l'humidité dans les bâtiments", édition
1999
Norme SIA 416, "Surfaces et volumes des bâtiments et
aménagements extérieurs - Définitions",
édition 1993
SN EN ISO 13790, "Performance thermique des bâtiments
- Calcul des besoins d'énergie pour le chauffage", 1999
(anciennement EN 832)
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