RAPPORT D ETUDE DE COEFFICIENTS DE TRANSMISSION THERMIQUES ILLMOD TRIO
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- Arsène Martel
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1 RAPPORT D ETUDE DE COEFFICIENTS DE TRANSMISSION THERMIQUES ILLMOD TRIO Fgure 1 : Appu de la fenêtre Menusere au drot ntéreur du mur avec pèce de terre cute derrère l appu en terre cute Illmod Tro. Edton novembre 2009 BET Thermque et Fludes Destnatare CARDONNEL Ingénere ILLBRÜCK TREMCO Le Cube Mr. Frédérc FURST 5 Rue de la Mare à Tsser 381 Rue Antone Epnay SAINT PIERRE DU PERRAY GENAS Tél. : Fax : Dosser n 09/154 RD P.Paot/B.Landry v.1 5 Rue de la Mare à Tsser Sant Perre du Perray TÉL FAX Emal : courrer@cardonnel.fr SAS au captal de RCS EVRY B Code APE 7112 B N TVA Intracommunautare : FR
2 SOMMAIRE I. INTRODUCTION 3 A. OBJECTIF DE L ÉTUDE 3 B. DESCRIPTION SUCCINTE 3 C. SCHÉMAS D ETUDE 4 II. MÉTHODOLOGIE 5 A. PRINCIPE 5 B. RÈGLES DE CALCULS 5 C. RÉFÉRENCES NORMATIVES 5 III. PROCÉDURE ET HYPOTHÈSES DE CALCUL 6 A. GÉOMETRIE 6 B. CONDUCTIVITÉ THERMIQUE DES MATÉRIAUX 6 C. CONDITIONS AUX LIMITES 6 D. FORMULES 7 E. MAILLAGE 9 IV. RÉSULTATS 10 V. DIAGRAMMES THERMIQUES 11 VI. ANNEXE 12 TABLE DES ILLUSTRATIONS FIGURE 1 : APPUI DE LA FENETRE MENUISERIE AU DROIT INTERIEUR DU MUR AVEC PIECE DE TERRE CUITE DERRIERE L APPUI EN TERRE CUITE ILLMOD TRIO. 1 FIGURE 2 : APPUI DE LA FENETRE MENUISERIE AU DROIT INTERIEUR DU MUR AVEC PIECE DE TERRE CUITE DERRIERE L APPUI EN TERRE CUITE ILLMOD TRIO. 4 FIGURE 3 : MAILLAGE TRIANGULAIRE DE LA STRUCTURE ET ZOOM SUR LA PARTIE MENUISERIE. 9 TABLEAU 1 : CONDUCTIVITES THERMIQUES DES MATERIAUX TABLEAU 2 : CONDITIONS AUX LIMITES... 6 TABLEAU 3 : COEFFICIENTS Ψ RESULTATS DE CALCULS SOUS BISCO 9.0W TABLEAU 4 : COEFFICIENTS Ψ APPUIS DE LA FENETRE TABLEAU 5 : COUPES THERMIQUES PONTS THERMIQUES LINEAIRES APPUIS DE LA FENETRE RD Illbrück Tremco /11/2009
3 I. INTRODUCTION A. OBJECTIF DE L ÉTUDE Le but de cette étude est de détermner pour le compte de la socété ILLBRÜCK TREMCO les coeffcents de transmsson thermque lnéque Ψ des produts Illmod Tro en applque d appu de fenêtre. Les dessns technques, fourns par la socété IMERYS Structure, servent de base pour l étude. Ces schémas concernent la lason suvante : o Lasons entre une menusere et une paro opaque : - lason entre une menusere et mur au nveau de l appu de la fenêtre. B. DESCRIPTION SUCCINTE Les procédés à l étude sont la gamme de produts Illbrück Tremco, permettant de réalser l étanchété à l ar et à l eau, la perméablté à la vapeur d eau, l solaton thermque de menuseres posées en tunnel ou en feullure. L épasseur et la largeur des produts utlsés est de : - Illmod Tro : 15mm 40mm (appu) Un produt est étudé : - Illmod Tro, mousse de polyuréthane à cellules déale pour : L étanchété à l ar et à la plue battante. La perméablté à la vapeur d eau. Une excellente solaton thermque. Les calculs thermques sont basés sur une structure en Monomur Terre Cute de 37,5cm (R=3,01 m².k/w) avec enduts (endut ntéreur de 10mm et extéreur de 15mm). Dfférents types de menuseres ont également été prs en compte, à savor : - Bos : conductvté thermque prse à 0,13 W/m.K. - PVC : conductvté thermque équvalente de 0,121 W/m.K, smlare à un coeffcent Uf de menusere de 1,5 W/m².K. - Alumnum à rupture de pont thermque : conductvté thermque équvalente de 0,368 W/m.K, smlare à un coeffcent Uf de menusere de 3,0 W/m².K RD Illbrück Tremco /11/2009
4 C. SCHÉMAS D ETUDE La confguraton est présentée c-dessous : Fgure 2 : Appu de la fenêtre Menusere au drot ntéreur du mur avec pèce de terre cute derrère l appu en terre cute Illmod Tro RD Illbrück Tremco /11/2009
5 II. MÉTHODOLOGIE A. PRINCIPE La détermnaton des caractérstques thermques des composants de l enveloppe nécesste l utlsaton de méthodes à résoluton numérque comme celles aux dfférences fnes. Les procédures d évaluaton des coeffcents de transmsson thermque sont réalsées à partr d un flux de chaleur transms à travers un modèle géométrque 2D ou 3D. B. RÈGLES DE CALCULS Les smulatons ont été réalsées conformément aux règles Th-Bât présentes dans la RT C. RÉFÉRENCES NORMATIVES Le calcul des caractérstques thermques des éléments d enveloppe du bâtment s appue prncpalement sur les travaux de la normalsaton européenne. NF EN ISO 7345 : Isolaton thermque Grandeurs physques et défntons. NF EN ISO : Performance thermque des bâtments Coeffcents de déperdton par transmsson Méthode de calcul. NF EN ISO : Isolaton thermque Matéraux et produts pour le bâtment Détermnaton des valeurs thermques déclarées et utles. NF EN ISO : Matéraux et produts pour le bâtment Proprétés hygrométrques valeurs utles tabulées. NF EN ISO : Performance thermque des bâtments Coeffcents de déperdton par transmsson Méthode de calcul. NF EN ISO : Isolaton thermque Matéraux et produts pour le bâtment Détermnaton des valeurs thermques déclarées et utles. NF EN ISO : Ponts thermques dans le bâtment Flux thermques et températures superfcelles Calculs détallés. NF EN ISO : Performances thermques des bâtments Transferts de chaleur par le sol Méthodes de calcul. NF EN ISO 6946 : Composants et paros de bâtments Résstance thermque et coeffcent de transmsson thermque Méthode de calcul RD Illbrück Tremco /11/2009
6 III. PROCÉDURE ET HYPOTHÈSES DE CALCUL A. GÉOMETRIE Aucune modfcaton partculère n a été apportée à la géométre des produts étudés. B. CONDUCTIVITÉ THERMIQUE DES MATÉRIAUX Les valeurs présentées dans le tableau c-dessous provennent des règles Th-U, des avs technques ou nous ont été fournes par la socété Illbrück Tremco. Produt Matérau Conductvté thermque W/(m.K) Couleur sur le schéma Monomur 37,5cm Terre Cute 0,126 Marron clar Embase Seul 37,5cm Terre Cute 0,475 Marron Jont Morter 1,30 Grs Cavtés Ar Varable Blanc Endut ntéreur 1cm Endut extéreur 1,5cm Menusere BA13 0,40 Kak - 1,30 Bleu vert Bos 0,130 Bleu PVC 0,121 Bleu Alumnum à rupture de pont thermque 0,368 Bleu Illmod Tro Polyuréthane 0,048 Vert Tableau 1 : Conductvtés thermques des matéraux. C. CONDITIONS AUX LIMITES Les dfférentes condtons aux lmtes utlsées sont présentées dans le tableau suvant. Condtons aux lmtes Ambance extéreure avec flux horzontal Ambance ntéreure avec flux horzontal Température d ambance ( C) Coeffcent d échange superfcel (W/m².K) Couleur sur le schéma 0 25,0 bleu 20 7,70 orange Tableau 2 : Condtons aux lmtes RD Illbrück Tremco /11/2009
7 D. FORMULES Paros consttuées de couches thermquement homogènes perpendculares au flux traversant la paro : Le coeffcent de transmsson surfacque globale Up de la paro se calcule d après la formule suvante. Up = R s + 1 e λ + R se en W/(m².K). Rs, Rs e : résstances superfcelles côtés ntéreur et extéreur en m².k/w. e : épasseur du matérau consttuant la couche en m. λ : conductvté thermque du matérau de la couche en W/(m.K). Paros consttuées de couches thermquement homogènes parallèles au flux traversant la paro : Chaque secton parallèle au flux peut être à son tour consttuée de pluseurs couches superposées et perpendculares au flux. Le coeffcent de transmsson surfacque globale Up de la paro se calcule d après la formule suvante. Up = U A A en W/(m².K). U : coeffcent de transmsson surfacque de la secton en W/(m².K). A : surface de la couche, perpendculare au flux de chaleur en m². Paros ncluant des ponts thermques ntégrés : Le coeffcent de transmsson surfacque global d une paro Up se calcule en foncton du coeffcent surfacque en parte courante Uc et des coeffcents lnéques Ψ, et ponctuels Χ, des ponts thermques ntégrés. ψ L + Up = Uc + A χ en W/(m².K). Uc : coeffcent surfacque en parte courante de la paro en W/(m².K). Ψ : coeffcent lnéque du pont thermque structurel en W/(m.K). Χ : coeffcent ponctuel du pont thermque ntégré en W/(m.K). L : lnéare du pont thermque ntégré en m. A : surface totale de la paro en m². Toutes paros : La méthode numérque, présentée c-dessous, est générale et s applque à toutes les paros sans excepton. Le coeffcent de transmsson surfacque globale Up de la paro se calcule d après la formule suvante. Up = φ en W/(m².K). A T RD Illbrück Tremco /11/2009
8 Φ : flux total exprmé en W/m (calcul 2D) ou en W (calcul 3D). A : surface du modèle, traversée par le flux en m² (3D) ou en m (2D). T : dfférence de température entre les ambances ntéreure et extéreure en K. Pont thermque lnéare en 2D : Le coeffcent de transmsson lnéque Ψ se calcule à partr du flux total φ t. ϕt ϕk k ψ = T N ϕt ψ = U L en W/(m.K). T φ t : flux total à travers le modèle 2D exprmé en W/m. T : dfférence de température entre les ambances ntéreure et extéreure en K. U : coeffcent surfacque du composant en W/(m².K). L : longueur ntéreure sur laquelle s applque la valeur U en m. N : nombre de composants 1D. NB : on suppose que les paros sont homogènes sur leurs surfaces. Pont thermque ponctuel en 3D : Le coeffcent de transmsson lnéque Χ se calcule à partr du flux total Φ t. φt φk k χ = T N M φt χ = U A ψ L en W/(m.K). T Φ t : flux total à travers le modèle 3D exprmé en W. T : dfférence de température entre les ambances ntéreure et extéreure en K. U : coeffcent surfacque du composant en W/(m².K). A : surface ntéreure sur laquelle s applque la valeur U en m. N : nombre de composants 2D. Ψ : coeffcent lnéque du pont thermque lnéare en W/(m.K). L : longueur ntéreure sur laquelle s applque la valeur Ψ en m. M : nombre de ponts thermques lnéares. Dans le cas où les flux ne peuvent être détermnés séparément, la méthode consste à fare le calcul selon 2 confguratons : - la premère est obtenue comme dans les étapes décrtes précédemment. - la seconde dérve de la premère en supprmant l effet du pont thermque. Le flux thermque dû au pont thermque seul se calcule comme étant la dfférence entre les 2 flux ans calculés RD Illbrück Tremco /11/2009
9 E. MAILLAGE Le mallage utlsé, dans nos confguratons, est de type trangulare. Pour avor une pette dée de ce derner, un zoom est réalsé sur la parte menusere : Fgure 3 : Mallage trangulare de la structure et zoom sur la parte menusere RD Illbrück Tremco /11/2009
10 IV. RÉSULTATS Les résultats obtenus sont présentés c-dessous : o Coeffcents de transmsson lnéque Ψ : Type de lason étudée Descrpton de la lason Procédé Illbrück Tremco ms en œuvre Type de menusere Pont thermque (W/m.K) Pont thermque RT2005 (W/m.K) Gan (%) Bos 0,055 74,9% Appu de la fenêtre Lason entre menusere et mur Menusere au drot ntéreur du mur avec pèce de terre cute derrère l'appu en terre cute ILLMOD TRIO PVC 0,055 0,22 74,9% Alumnum à rupture de pont thermque 0,056 74,5% Tableau 3 : Coeffcents Ψ Résultats de calculs sous Bsco 9.0w. Coupe étudée Ps (W/m.K) Menusere Bos Menusere PVC Menusere Alumnum Illmod Tro Monomur TC 37,5cm Embase Seul TC 37,5cm 0,055 (Bos) 0,055 (PVC) 0,056 (Alu) Tableau 4 : Coeffcents Ψ Appus de la fenêtre RD Illbrück Tremco /11/2009
11 V. DIAGRAMMES THERMIQUES Les mages obtenues sont présentées c-dessous : Coupe thermque Menusere Bos Illmod Tro Monomur TC 37,5cm Embase Seul TC 37,5cm Menusere PVC Illmod Tro Monomur TC 37,5cm Embase Seul TC 37,5cm Menusere Alumnum Illmod Tro Monomur TC 37,5cm Embase Seul TC 37,5cm Tableau 5 : Coupes thermques Ponts thermques lnéares Appus de la fenêtre RD Illbrück Tremco /11/2009
12 VI. ANNEXE RD Illbrück Tremco /11/2009
THESE. Khalid LEKOUCH
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