G.V. 1 J-M R. D-BTP 2006

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1 G.V. J-M R. D-BTP

2 Définition globale du coefficient GV Calcul du coefficient GVréf Calcul des déperditions par les parois Calcul des déperditions par renouvellement d air 2

3 Définition globale du coefficient GV 1/2 Le coefficient GV d un logement est égal à l ensemble de ses déperditions thermiques, par les parois et par renouvellement d air, pour un degré d écart de températures entre l intérieur et l extérieur. Il est exprimé en Watts par Kelvin ( W/K ). Il se calcule ainsi : GV = DP + DP + DR DP : déperditions au travers des parois du logement donnant sur l extérieur. DP : déperditions au travers des parois du logement donnant sur un espace non chauffé. DR : déperditions par renouvellement d air. 3

4 Définition globale du coefficient GV 2/2 Pour les bâtiments autres que d habitation on parle du coefficient G1 dont voici la définition : Le coefficient G1 d un bâtiment ou d une partie de bâtiment est égal aux déperditions thermiques par les parois de celui-ci ou de celle-ci pour un degré d écart de températures entre l intérieur et l extérieur, divisées par le volume intérieur net. Il est exprimé en Watts par mètre cube et par degré Celsius ( W/m 3. C ). Pour le renouvellement d air, la règle est qu il ne dépasse pas 0,2 fois le volume du bâtiment par heure. Cette disposition n est toutefois pas applicable aux entrepôts et locaux industriels, lorsque les nécessités du service obligent à de fréquents passages entre l intérieur et l extérieur. 4

5 Calcul du coefficient GVréf Définition DPréf en maison individuelle DPréf d un logement en immeuble collectif Cas particulier de chauffage mixte DRréf Qvréf Qemréf QeMréf Qsréf 5

6 Définition Le coefficient de référence, GVréf, est égal à la somme des déperditions de références par les parois, DPréf, et par renouvellement d air, DRréf. GVréf = DPréf + DRréf 6

7 DPréf en maison individuelle 1/3 DPréf est donné par la formule suivante : DPréf = a.s1 + b.s2 + c.s3 + d.s4 + e.s5 (RCL + 0,3 ) S1, S2, S3, S4 et S5 sont les surfaces des parois en contact avec l extérieur, un comble, un vide sanitaire, un local non chauffé ou le sol, exprimés en m² et concernant respectivement : S1 : le plancher haut, y compris les rampants des combles aménagés, S2 : le plancher bas, S3 : les murs, y compris les parois verticales des combles aménagés, S4 : les portes, S5 : les fenêtres et portes-fenêtres. S1, S2 et S3 sont comptées de l intérieur des locaux. S4 et S5 sont comptées en tableau. 7

8 DPréf en maison individuelle 2/3 DPréf est donné par la formule suivante : DPréf = a.s1 + b.s2 + c.s3 + d.s4 + e.s5 (RCL + 0,3 ) RCL est le «rapport en clair», soit le rapport de la surface en clair des fenêtres et portes-fenêtres sur la surface en tableau.le RCL moyen est de 0,7. Si la surface des fenêtres et portes-fenêtres, S5, multipliée par RCL/0,7 est supérieure au cinquième de la surface habitable du logement, elle est comptée comme égale à cette limite et la différence est ajoutée à la surface des murs S3. a, b, c, d et e sont des coefficients donnés dans le tableau suivant en fonction : - du type de chauffage : I (électrique) ou II (non électrique) - de la zone climatique définie par le département et l altitude. 8

9 DPréf en maison individuelle 3/3 DPréf est donné par la formule suivante : DPréf = a.s1 + b.s2 + c.s3 + d.s4 + e.s5 (RCL + 0,3 ) Type de chauffage I II Zone climatique H1 H2 H3 H1 H2 H3 a 0,25 0,25 0,25 0,30 0,30 0,30 b 0,40 0,40 0,45 0,45 0,50 0,55 c 0,60 0,60 0,60 0,65 0,70 0,80 d 1,50 1,50 1,50 3,50 3,50 3,50 e 2,25 2,45 2,45 2,45 2,45 2,45 9

10 DPréf d un logement en immeuble collectif 1/2 DPréf est donné par la formule suivante : DPréf = f ( S1 + S2 ) + g.s3 + h.s4 + i.s5 (RCL + 0,3 ) + j.s6 Dont les termes diffèrent de ceux définis pour le calcul de DPréf en maison individuelle sur les points suivants : - S3, S4 et S5 concernent exclusivement les parois en contact avec l extérieur - S6 concerne les murs et les portes en contact avec un escalier, une circulation commune ou tout autre local non chauffé. La valeur de S5 est calculée comme pour les maisons individuelles. 10

11 DPréf d un logement en immeuble collectif 2/2 DPréf est donné par la formule suivante : DPréf = f ( S1 + S2 ) + g.s3 + h.s4 + i.s5 (RCL + 0,3 ) + j.s6 Type de chauffage I II Zone climatique H1 H2 H3 H1 H2 H3 f 0,40 0,45 0,50 0,50 0,50 0,60 g 0,65 0,65 0,75 0,80 0,85 0,90 h 1,50 1,50 1,50 3,50 3,50 3,50 i 2,25 2,45 2,45 2,45 2,45 2,45 j 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 11

12 Cas particulier de chauffage mixte Si la partie électrique assure plus des trois quarts de la puissance utile, le chauffage est considéré comme de type I. Si la partie électrique assure moins du quart de la puissance utile, le chauffage est considéré comme de type II. Dans les autres cas, le DPréf est égal à la moyenne arithmétique des valeurs obtenues avec les coefficients correspondant d une part au type I et d autre part au type II. Part élec < 1/4 1/4 < part élect < 3/4 Part élec > 3/4 Type II moyenne types I et II Type I 12

13 DRréf Les déperditions de référence par renouvellement d air DRréf ont pour expression : DRréf = 0,34 ( Qvréf + Qsréf ) 0,34 étant la chaleur volumique de l air en W/m 3.K. Qvréf et Qsréf étant les débits d air de référence, respectivement spécifique de ventilation et supplémentaire en m 3 /h. 13

14 Qvréf Le débit de ventilation de référence tient compte du débit maximal de référence qui est utilisé 2 heures par jour (soit 1/12 du temps) et du débit minimal de référence qui est lui utilisé 22 heures par jour (soit 11/12 du temps). Ce débit a pour expression : Qvréf = 11 Qemréf + QeMréf 12 14

15 Qemréf Qemréf est le débit d air extrait minimal de référence. Il est déterminé en fonction du nombre de pièces du logement selon le tableau suivant : Nombre de pièces principales Qemréf en m 3 /h Au-delà de 7 pièces principales, on ajoute 15 m 3 /h par pièce supplémentaire. 15

16 QeMréf QeMréf est le débit d air extrait maximal de référence. Il est égal à la somme des débits qu il doit être possible d extraire dans chacune des pièces de service du logement. Le tableau suivant en donne les valeurs en fonction du nombre de pièces principales du logement. Nombre de pièces principales Cuisine Débits d air extraits (en m 3 /h) Salle de bains, ou de douche Autre salle d eau Cabinet d aisance unique multiple et plus

17 Qsréf Le débit supplémentaire de référence (en m 3 /h) est déterminé à partir de la formule suivante : Qsréf = 0,25 Sh Sh étant la surface habitable du logement exprimée en m². 17

18 Calcul des déperditions par les parois Parois extérieures Parois en contact avec un espace non chauffé Calcul de Tau Calcul du K Détermination des résistances superficielles Détermination de la conductivité thermique Résistance équivalente des matériaux non homogènes Détermination de la surface d une paroi Calcul des déperditions linéiques 18

19 Parois extérieures Les déperditions par une paroi extérieure sont données par la formule : DP = ( K. A ) + ( k. L ) Dans cette formule, (K. A) représente les déperditions dites «surfaciques» et (k. L) les déperditions dites «linéiques». K : coefficient de transmission surfacique en W/m².K A : surface intérieure de chaque paroi en m² k : coefficient de transmission linéique en W/m.K L : longueur intérieure de chaque liaison de paroi 19

20 Parois en contact avec un espace non chauffé Les déperditions par une paroi en contact avec un espace non chauffé sont données par la formule : DP = Tau ( K. A ) + ( k. L ) Tau est le «coefficient de réduction de température». Tau est égal au rapport : Tau = ( qi qn ) ( qi qe ) qi : température intérieure, qe : température extérieure, qn : température de l espace non chauffé (que l on ne connaît pas ) 20

21 Calcul de Tau 1/7 La valeur de Tau est obtenue en écrivant que la température de l espace non chauffé résulte d un équilibre entre les apports de chaleur venant directement ou indirectement des locaux chauffés (Ac) et les déperditions directes ou indirectes vers l extérieur (De). Ceci conduit à la formule : Tau = De Ac + De Ac : apports de chaleur directs ou indirects pour un degré d écart entre les locaux chauffés et l espace non chauffé, De : déperditions directes ou indirectes pour un degré d écart entre l espace non chauffé et l extérieur. 21

22 Calcul de Tau 2/7 Tau = De Ac + De Ac = Ttl De = Tte + 0,34 Q Ttl : échanges par transmission à travers les parois séparant les locaux chauffés du local non chauffé, Tte : échanges par transmission à travers les parois séparant le local non chauffé et l extérieur, Q : renouvellement d air du local non chauffé, exprimé en m 3 /h et égal au produit de volume du local V par le taux horaire de renouvellement N. Tau = Tte + 0,34 Q Ttl + Tte + 0,34 Q 22

23 Calcul de Tau 3/7 Valeurs de N Maison individuelle Toutes dépendances (cave, garage, cellier, ) N = 0,3 Immeuble collectif d habitation Circulations sans ouverture directe sur l extérieur N = 0,5 Circulations avec ouverture directe sur l extérieur N = 2 Circulations avec gaine ou bouche de désenfumage ouverte en permanence N = 4 Halls d entrée N = 4 Garage privé collectif N = 0,7 Autres dépendances N = 0,3 23

24 Calcul de Tau 4/7 Valeurs de N Bâtiment autre que d habitation Locaux nécessitant une forte ventilation ou dont l ouverture des portes est extrêmement fréquente (parking public, hall de gare, atelier avec passage d engins de manutention, ) N = 4 Parking privé N = 0,7 Autres dépendances N = 0,3 24

25 Calcul de Tau 5/7 Valeurs forfaitaires du coefficient Tau Circulation commune à l air libre Tau = 1 Local pour lequel N = 4 Tau = 0,80 25

26 Calcul de Tau 6/7 Valeurs forfaitaires du coefficient Tau Circulation commune ouvrant directement sur l extérieur ( N = 2 ) ne faisant pas saillie sur le bâtiment et dont les planchers haut et bas comportent une bonne isolation, Tau est fonction des parois verticales : Parois extérieures sur la circulation commune Isolées Non isolées Inexistantes (circulation commune en position centrale) Parois séparant la circulation des logements Valeur de Tau Non isolées 0,30 Isolées 0,55 Non isolées 0,35 Isolées 0,60 Non isolées 0,25 Isolées 0,45 26

27 Calcul de Tau 7/7 Valeurs forfaitaires du coefficient Tau Circulation commune n ouvrant pas directement sur l extérieur ( N = 0,5 ) dont les planchers haut et bas comportent une bonne isolation, Tau est fonction des parois verticales : Parois extérieures sur la circulation commune Isolées Non isolées Inexistantes (circulation commune en position centrale) Parois séparant la circulation des logements Valeur de Tau Non isolées 0,20 Isolées 0,40 Non isolées 0,30 Isolées 0,50 Non isolées 0,10 Isolées 0,25 27

28 Calcul du K 1/3 Le coefficient de transmission surfacique K est l inverse de la résistance thermique de la paroi R. K = 1 R Celle-ci est la somme des différentes résistances thermiques de la paroi considérée et se calcule ainsi : R = ( 1 / hi + 1 / he ) + Σ ( e / λ ) + Σ ru ( 1 / hi + 1 / he ) : résistances superficielles intérieure et extérieure e / λ : résistance d un élément de construction homogène ru : résistance équivalente d un élément de construction hétérogène 28

29 Calcul du K 2/3 La formule de calcul du K d une paroi est donc donnée par la formule : K = 1 ( 1 / hi + 1 / he ) + Σ ( e / λ ) + Σ ru ( 1 / hi + 1 / he ) : résistances superficielles en m².k/w e : épaisseur de l élément en m λ : conductivité thermique de l élément en W/m.K ru : résistance équivalente de l élément de en m².k/w 29

30 Calcul du K 3/3 Les valeurs des coefficients K des portes, des parois vitrées, des fenêtres, des portes-fenêtres, des vérandas et des châssis de bâtiments industriels sont données dans le document «règles Th K 77». Le K d une porte va de 3,5 à 5 Le K d une fenêtre ou porte-fenêtre va de 2,5 à 5 Le K d une véranda va de 4 à 7 30

31 Détermination des résistances superficielles Les résistances thermiques d échanges superficiels intérieurs (1/hi) et extérieurs (1/he) ainsi que leur somme sont données dans le tableau suivant : Paroi en contact avec : - l extérieur - un passage ouvert - un local ouvert Paroi en contact avec : - un autre local chauffé ou non - un comble - un vide sanitaire 1/hi 1/he 1/hi + 1/he 1/hi 1/he 1/hi + 1/he Paroi verticale ou faisant avec le plan horizontal un angle supérieur à 60 Paroi horizontale flux ascendant (plancher haut) flux plancher bas) descendant ( 0,11 0,06 0,17 0,11 0,11 0,22 0,09 0,05 0,14 0,09 0,09 0,18 0,17 0,05 0,22 0,17 0,17 0,34 31

32 Détermination de la conductivité thermique 1/2 La conductivité thermique d un matériau, lambda, correspond au flux de chaleur, par mètre carré, traversant un mètre d épaisseur de matériau pour une différence d un degré entre les deux faces de ce matériau. Les valeurs lambda sont données dans le document «règles Th K 77». Les tableaux suivants donnent des valeurs approchées du lambda de quelques éléments de construction. Matériau λ en W/m.K Granite 3,0 Basaltes 1,6 Marbre 2,9 Pierre calcaire tendre 1,0 Meulières 0,9 Béton plein 1,75 Plâtre gaché serré 0,50 Plaques de plâtre 0,35 Plâtre courant d enduit intérieur 0,35 32

33 Détermination de la conductivité thermique 2/2 Matériau λ en W/m.K Chêne, hêtre dur, fruitiers, pitchpin 0,23 Tilleul, érable, bouleau, frêne, hêtre tendre, pin 0,15 Sapin, épicéa, cèdre, peuplier, oukoumé 0,12 Laine de roche, laine de verre 0,04 Polystyrène expansé 0,045 Polystyrène extrudé 0,036 Liège 0,045 Fer pur 72 Acier 52 Fonte 56 Aluminium 230 Cuivre 380 Laiton 110 Plomb 35 zinc

34 Résistance équivalente des matériaux non homogènes 1/3 La résistance thermique utile par unité de surface des éléments de construction à hétérogénéité régulière tient compte des joints et ossatures réguliers. Elle dépend du type d élément et de son épaisseur. Les valeurs précises de ru sont données dans le document «règles Th K 77». Elément Épaisseur en cm ru en m².k/w Plaquettes de parement en terre cuite 4 0,03 Briques de parement 10,5 0,11 Briques pleines 10,5 0,09 Briques pleines 21,5 0,20 Briques pleines 33 0,30 Briques pleines 44,5 0,40 Briques perforées 22 0,28 Briques perforées 25 0,32 Briques perforées 33,5 0,42 Briques perforées 38 0,48 34

35 Résistance équivalente des matériaux non homogènes 2/3 Elément Épaisseur en cm ru en m².k/w Briques creuses 5 0,10 Briques creuses 7,5 0,16 Briques creuses 10 0,20 Briques creuses 12,5 0,27 Briques creuses 15 0,30 Briques creuses 17,5 0,35 Briques creuses 20 0,40 Parpaing creux une alvéole parois minces 10 0,11 Parpaing creux une alvéole parois minces 15 0,15 Parpaing creux deux alvéoles parois minces 15 0,18 Parpaing creux deux alvéoles parois minces 20 0,22 Parpaing creux une alvéole parois épaisses 10 0,09 Parpaing creux une alvéole parois épaisses 15 0,12 Parpaing creux une alvéole parois épaisses 20 0,16 Parpaing creux deux alvéoles parois épaisses 15 0,14 Parpaing creux deux alvéoles parois épaisses 20 0,19 35

36 Résistance équivalente des matériaux non homogènes 3/3 Elément Épaisseur en cm ru en m².k/w Plancher avec entrevous béton granulats lourds 12 0,11 Plancher avec entrevous béton granulats lourds 16 0,13 Plancher avec entrevous béton granulats lourds 20 0,18 Plancher avec entrevous béton granulats lourds 25 0,22 Plancher avec entrevous béton granulats lourds 30 0,26 Plancher avec entrevous béton d argile expansée 12 0,16 Plancher avec entrevous béton d argile expansée 16 0,20 Plancher avec entrevous béton d argile expansée 20 0,26 Plancher avec entrevous béton d argile expansée 25 0,30 Plancher avec entrevous béton d argile expansée 30 0,35 36

37 Détermination de la surface d une paroi Pour les déperditions surfaciques on ne prend en compte que les parois comprenant deux surfaces identiques de part et d autre. Les parties de parois comprenant une surface d un côté et une ligne de l autre seront comptées en déperditions linéiques. 37

38 Calcul des déperditions linéiques Les valeurs du coefficient linéique k des liaisons les plus courantes sont données dans le document «règles Th K 77». Elles dépendent du type de liaison et de l isolation des parois, refends ou planchers qui les composent. D une façon générale, si l on ne connaît pas exactement la nature de la liaison, on considère : Liaison sans rupture d isolation : Liaison avec rupture d isolation : k = 0 W/m.K k = 0,30 W/m.K Le pont thermique est associé à chacune des deux parois qui le compose. Il sera donc compté deux fois en longueur. 38

39 Calcul des déperditions par renouvellement d air DR Débit spécifique de ventilation Qv Perméabilité à l air d une façade P Coefficient de perméabilité des ouvrants m Coefficient de perméabilité des coffres de volets v Coefficient d exposition au vent e Classes d exposition au vent 39

40 DR Les déperditions par renouvellement d air DR ont pour expression : DR = 0,34 Qv +Σ ( P. e ) 0,34 : chaleur volumique de l air Qv : débit spécifique de ventilation P : perméabilité à l air d une façade e : coefficient d exposition au vent 40

41 Débit spécifique de ventilation Qv D une façon générale, le débit spécifique de ventilation Qv est donné par la formule : Qv = 11 Qem + QeM 12 Qem et QeM étant les valeurs minimale et maximale du débit total de sortie d air qu il est possible d obtenir en agissant sur les dispositifs individuels de réglage. Toutefois, si le calcul aboutit à une valeur inférieure à 0,5 volume habitable par heure, c est cette valeur que l on retient. Si les entrées d air sont mécaniques et que leur débit moyen est supérieur au débit calculé, c est ce débit total que l on retient. 41

42 Perméabilité à l air d une façade P 1/2 La perméabilité à l air d une façade est donnée par la formule : P = 0,25 Ao + Σ ( m. Am ) + Σ ( v. Lv ) 0,25 Ao concerne les orifice de ventilation non autoréglables. Ao est leur surface en cm². Le terme Σ ( m. Am ) concerne les ouvrants (portes, fenêtres et portesfenêtres) Am est leur surface en m² et m un coefficient de perméabilité. Le terme Σ ( v. Lv ) concerne les coffres de volets roulants. Lv est la longueur du volet en m et v est un coefficient de perméabilité. 42

43 Perméabilité à l air d une façade P 2/2 Remarques : -Le fait qu une entrée d air soit placée dans un ouvrant ne modifie pas le calcul, on compte séparément le débit dû à l entrée d air et celui dû à la perméabilité de l ouvrant. Il en est de même pour une entrée d air placée sur un coffre de volet roulant. -La surface Am des ouvrants est à prendre en tableau. Dans le cas d une double porte avec sas, le calcul se fait avec la surface de la porte la plus petite. -Ce calcul suppose que les infiltrations par les parois autres que les ouvrants sont négligeables. -Il y a lieu de tenir compte de la perméabilité des éléments donnant directement sur l extérieur mais également de ceux donnant sur des locaux ouverts ou des espaces tampons ou des locaux non chauffés 43

44 Coefficient de perméabilité des ouvrants m 1/2 Type de menuiserie extérieure Valeur de m Fenêtres et portes-fenêtres Simple fenêtre De classe A3 0,3 De classe A2 0,8 De classe A1 2,0 Non classée 4,0 Double fenêtre 1 fenêtre A3 + 1 fenêtre quelconque 0,3 2 fenêtres de classe A2 0,5 1 fenêtre A2 + 1 fenêtre A1 0,7 1 fenêtre A2 + 1 fenêtre non classée 0,8 2 fenêtres de classe A1 1,2 1 fenêtre A1 + 1 fenêtre non classée 1,7 2 fenêtres non classées 2,4 44

45 Coefficient de perméabilité des ouvrants m 2/2 Type de menuiserie extérieure Valeur de m Portes Porte simple porte avec seuil et joint d étanchéité 1,2 porte courante 6 Porte à tambour porte à tambour avec joint d étanchéité 2,0 porte à tambour sans joint d étanchéité 6,0 Double porte avec sas 2 portes avec seuil et joint d étanchéité 0,7 1 porte avec seuil et joint + 1 porte courante 1,1 2 portes courantes 3,6 45

46 Coefficient de perméabilité des coffres de volets v Type de coffre Valeur de v Coffre sans communication avec l intérieur 0 Coffre extérieur en communication avec l intérieur (trappe de visite) et coffre intérieur coffre avec joints calfeutrés 0,2 autre coffre 1,5 46

47 Coefficient d exposition au vent e Les valeurs de e sont données dans le tableau suivant : Principe de ventilation Générale Par pièces séparées Type d extraction Mécanique Naturelle Quelconque Type d exposition du logement Classe d exposition au vent Ex1 Ex2 Ex3 Ex4 Double 1,1 1,9 3,1 5,0 Simple 0,4 0,7 1,1 1,9 Double 1,4 2,2 3,4 5,2 Simple 0,6 0,9 1,4 2,2 Double 1,6 2,4 3,6 5,4 Simple 0,7 1,1 1,6 2,4 47

48 Classes d exposition au vent Les quatre classes d exposition au vent sont définies selon le tableau suivant : Hauteur des fenêtres au dessus du sol (m) Facades abritées Régions V et W Situations a et b Situations a et b Région V Situation c Facades non abritées Région W Région V Situations a et b Situation d < 6 Ex1 Ex1 Ex1 Ex2 Ex2 6 à 18 Ex1 Ex1 Ex2 Ex2 Ex3 18 à 28 Ex1 Ex2 Ex2 Ex3 Ex4 28 à 50 Ex2 Ex3 Ex3 Ex4 50 à 100 Ex3 Ex3 Ex4 Ex4 Région W Situation c 48