CALCUL DE LA TRANSMISSION THERMIQUE A TRAVERS UN BARDAGE AVEC REMPLISSAGE EN POLYCARBONATE ALVEOLAIRE. Société : DOTT GALLINA FRANCE

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1 CALCUL DE LA TRANSMISSION THERMIQUE A TRAVERS UN BARDAGE AVEC REMPLISSAGE EN POLYCARBONATE ALVEOLAIRE Société : DOTT GALLINA FRANCE

2 DÉPARTEMENT ENVELOPPE ET REVÊTEMENTS Service DER Division HTO REF DER/HTO FL/LS Date Le 30 juin 2009 N affaire : Version 1 Unité ayant effectué les travaux : Responsable des travaux : DER/HTO Franck LEGUILLON Téléphone : Date de la commande : mars 2009 Date de l étude : mai 2009 CALCUL DE LA TRANSMISSION THERMIQUE A TRAVERS UN BARDAGE AVEC REMPLISSAGE EN POLYCARBONATE ALVEOLAIRE Commanditaire de l étude : Société DOTT GALLINA FRANCE zone industrielle bihardais Rue éperon doré BRUZ La reproduction de ce rapport d étude n'est autorisée que sous la forme de fac-similé photographique intégral, sauf accord particulier du CSTB. Toute publication des résultats de cette étude mentionnant le CSTB devra faire l objet d un accord écrit préalable par le CSTB. Ce rapport d étude comporte 15 pages dont 5 pages d annexe.

3 Page 3/15 CONTENU I. OBJECTIF DE L ETUDE... 4 II. DESCRIPTION SUCCINCTE... 4 III. METHODOLOGIE... 5 III.1 Principe... 5 III.2 Règles de calcul... 5 III.3 Hypothèses... 5 III.3.1 Géométrie... 5 III.3.2 Conductivité thermique des matériaux... 5 III.3.3 Dimensions conventionnelles pour les calculs de U p... 6 III.3.4 Conditions aux limites... 6 III.4 Formules... 7 IV. RESULTATS... 9 IV.1 Coefficients de transmission thermique surfaciques U f et linéiques p... 9 IV.2 Pertes thermiques globales à travers la paroi complète... 10

4 Page 4/15 I. OBJECTIF DE L ETUDE L'objectif de cette étude est le calcul des coefficients de transmission thermique d un bardage avec remplissage polycarbonate. Cette étude inclut le calcul de la transmission thermique au niveau des rails périphériques, des emboitements et en partie courante du remplissage. Le pont thermique à la liaison entre le gros œuvre et le bardage n est pas étudié dans ce rapport. Les résultats présentés dans ce rapport sont obtenus par modélisation numérique 2D à partir des éléments techniques remis par la société DOTT GALLINA dans les courriers électroniques du 7 et 9 avril Ce rapport ne traite que de la performance thermique des produits et ne préjuge en rien de leur aptitude à l emploi. II. DESCRIPTION SUCCINCTE Procédé de bardage en polycarbonate alvéolaire ARCOPLUS 347 de 40 mm d épaisseur relié à sa périphérie au gros œuvre par l intermédiaire d un profilé en aluminium. Les panneaux de remplissage sont reliés entre eux au moyen d un système d emboitement tout les 333 mm. La pose se fait soit en applique, soit en feuillure. La figure 1 donne un aperçu du système étudié. Figure 1 Schéma de principe

5 Page 5/15 III. III.1 METHODOLOGIE Principe Le calcul est réalisé par modélisation numérique en bidimensionnel et consiste à évaluer les flux de chaleur transmise à travers le procédé de l ambiance intérieure vers l extérieur. On calcule dans un premier temps le coefficient de transmission thermique U f à travers le profil périphérique en substituant le remplissage par un panneau isolant de référence puis on calcule le coefficient linéique g des ponts thermiques à la jonction entre le profil et le remplissage. Dans ce second calcul, le remplissage réel est modélisé. Les hypothèses de modélisation sont fixées par les règles de calcul en vigueur. III.2 Règles de calcul Le calcul est réalisé conformément aux règles Th-U, édition III.3 III.3.1 Hypothèses Géométrie Les modèles géométriques 2D servant de base pour les calculs sont directement issus des fichiers de dessin fournis par la société Dott Gallina. A partir de ces fichiers, seulement les éléments filants ont été modélisés. III.3.2 Conductivité thermique des matériaux Matériau Conductivité thermique W/(m.K) Référence Aluminium 160 Cavité d air * eq Th-U édition 2007, Joint EPDM 0.25 Fascicule 2/5 Polycarbonate 0,2 * Conductivité thermique équivalente déterminée en fonction de la forme de la cavité et de la direction du flux de chaleur conformément aux règles Th-U, fascicule 3/5. Tableau 1 : Conductivités thermiques des matériaux

6 Page 6/15 III.3.3 Dimensions conventionnelles pour les calculs de U p A f A f A g H x L H x L A g A f Pose en feuillure Pose en applique Figure 2 Dimensions conventionnelles pour les calculs de U p Dimensions conventionnelles H (m) L (m) Dimensions mini 2 10 Dimensions moyenne 4,5 25 Dimensions maxi 7 30 Tableau 2 : Dimensions intérieures des trémies utilisées III.3.4 Conditions aux limites Intérieur R si = 0,13 m².k/w Extérieur R se = 0,04 m².k/w T i = 20 C T e = 0 C Tableau 3 : Conditions aux limites pour l étude thermique Une condition adiabatique est prise dans la zone de contact entre le profilé et le gros œuvre.

7 III.4 Formules Page 7/15 Le coefficient de transmission global à travers le bardage prend en compte les pertes à travers le profil périphérique données par le coefficient U f ainsi que les pertes au travers du remplissage (coefficient U g ), et les pertes au niveau de la liaison entre le profil et le remplissage (coefficient g ). Le coefficient de transmission surfacique U g du panneau en polycarbonate incluant l effet du pont thermique de l emboitement se calcule à partir de la relation suivante : U c l T W/(m 2.K) avec : - : flux thermique traversant le modèle numérique 2D représentant une portion répétitive du panneau, en W/m, - l : largeur du modèle numérique en m, - T : différence de température entre les ambiances, intérieure et extérieure, en K. Le coefficient de transmission surfacique du profil périphérique U f se calcule à partir de la relation suivante : T b f b bpu g p U T f W/(m 2.K) b f U p Où : T : Flux thermique traversant le modèle numérique, en W/m, U p : Coefficient de transmission thermique du panneau d isolant homogène, en W/(m².K), b p : Plus petite largeur visible du panneau d isolant homogène (cette largeur doit être 190 mm) dont le modèle de calcul en m, b f : Plus grande largeur projetée du profil (visible de l intérieur ou de l extérieur), en m, T : Différence de température entre les ambiances intérieure et extérieure, en K. Le coefficient g du pont thermique à la liaison entre le profil et le remplissage se calcule à partir de la relation suivante : b f b g U g

8 Page 8/15 où T tot g Ug bg Uf bf en W/(m.K) - U g est le coefficient surfacique de transmission thermique du remplissage polycarbonate en W/(m 2.K), - b g est la plus petite largeur visible du remplissage, exprimée en m. Le coefficient de transmission surfacique moyen de la paroi se calcule à partir de la relation suivante : U p U f A f U g A H L g l g g en W/(m².K) Où - A p est la plus petite surface de remplissage vue des deux cotés intérieur et extérieur de l appareil, exprimée en m². - A f est la plus grande surface projetée horizontalement du cadre vue des deux cotés intérieur et extérieur, exprimée en m². - g est le plus grand périmètre de remplissage vu des deux cotés intérieur et extérieur de l appareil, exprimé en m. - H est la hauteur de l ouverture dans le gros œuvre, exprimée en m. - L est la largeur de l ouverture dans le gros œuvre, exprimée en m.

9 Page 9/15 IV. IV.1 RESULTATS Coefficients de transmission thermique surfaciques U f et linéiques p Le coefficient de transmission surfacique U g du remplissage polycarbonate incluant l effet de l emboitement, est donné dans le tableau suivant. U g (W/(m².K)) 1 Tableau 5 : Coefficients U f du profil ARCO PLUS 347 Les coefficients de transmission thermique U f (W/(m 2.K)) qui caractérisent la déperdition surfacique à travers le profil est donné dans le tableau suivant. Ils sont obtenus à partir des hypothèses du III.3. Mise en oeuvre En feuillure En applique Profil Profil bas sans bavette Profil latéral et haut Profil bas sans bavette Profil latéral et haut U f (W/(m².K)) Tableau 6 : Coefficients U f du profil ARCO PLUS 347 Les coefficients de transmission thermique g (W/(m.K)) qui caractérisent les déperditions linéiques dues aux ponts thermiques à la liaison entre le profil et le remplissage sont donnés dans le tableau suivant. Mise en oeuvre En feuillure En applique Profil Profil bas sans bavette Profil latéral et haut Profil bas sans bavette Profil latéral et haut g (W/(m².K)) Tableau 7 : Coefficients linéiques g des liaisons entre le cadre et le remplissage

10 IV.2 Pertes thermiques globales à travers la paroi complète Page 10/15 Le calcul de U p se fait selon la formule donnée dans le III.3 de ce rapport et prend en compte, à la fois les déperditions au niveau du profil périphérique, du remplissage polycarbonate, et de la liaison entre le remplissage et le profil. Le tableau 8 donne pour 3 exemples de dimension de façade les valeurs de la déperdition moyenne. Pour d autres dimensions, il convient d utiliser les coefficients du IV.1 et la formule de calcul de Up donnée au III.4 pour déterminer la déperdition moyenne à travers la façade. Néanmoins dans le cas où la proportion hauteur x largeur de la façade est conservée, il est possible d interpoler les valeurs de Up données dans le tableau 8. Dimensions conventionnelles HxL (m) Mise en œuvre en feuillure U p W/m².K Mise en œuvre en applique 2x x x Tableau 8 : Coefficients de déperdition U p en W/(m².K) pour différentes dimensions conventionnelles

11 Page 11/15 ANNEXE

12 Page 12/15 Plans du procédé étudié

13 Page 13/15 Cartes de températures Calcul de Ug

14 Page 14/15 Profil bas en feuillure Profil bas en applique

15 Page 15/15 Profil haut en feuillure Profil haut en applique