1- HISTORIQUE DE LA REGLEMENTATION THERMIQUE

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Brigitte Boutin
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1 Réf. S.1.3 EB S1.3. LA THERMIQUE DU BATIMENT La Thermique 1- HISTORIQUE DE LA REGLEMENTATION THERMIQUE 1973 Choc pétrolier : le prix du pétrole augmente. Objectif national : limiter les dépenses énergétiques, les importations de pétrole ère réglementation thermique : limitation des déperditions au travers de l enveloppe ; on isole les murs et les toitures. (limitation des baies). Accords de Rio et Kyoto : volonté de réduire la production de gaz à effet de serre et de préserver les ressources énergétiques Nouvelle réglementation thermique «RT 2000» : - limitation des consommations d énergie, - prise en compte du confort d été - définition de performances thermiques minimales pour les constructions 2005 Mise à jour de la «RT 2000», création de la «RT 2005» - calcul d une consommation conventionnelle d énergie d un bâtiment prenant en compte le chauffage, la ventilation, la climatisation, la production d eau chaude sanitaire et l éclairage des locaux : C ep - intégration des énergies renouvelables - renforcement des exigences de confort d été et prise en compte de l inertie thermique. - valorisation des la conception bioclimatique (apports solaires, protections solaires, orientations ) La RT 2005 est applicable à tous les permis de construire déposés depuis le 1 er septembre RT L ISOLATION THERMIQUE TOUTE LA CHALEUR PRODUITE DANS UN LOCAL FINIT PAR S ECHAPPER VERS L EXTERIEUR LE ROLE DE L ISOLATION THERMIQUE EST DE RALENTIR LE PHENOMENE DE PERTE DE CHALEUR VERS L EXTERIEUR AFIN DE FAIRE DES ECONOMIES SUR LA PRODUCTION D ENERGIE ET D ASSURER LE CONFORT DES OCCUPANTS. 1/10

2 3 - DEFINITIONS PREALABLES La CHALEUR est une énergie crée par l agitation des particules d un corps. La TEMPERATURE (en degré Celsius «C» ou en Kelvin «K») représente l état d échauffement d un corps. T ( C) = T (K) 273,15 La QUANTITE DE CHALEUR Q est l énergie calorifique dégagée ou contenue par un corps. Exemple : le ciment réagit au moment de la prise du béton, on a une quantité de chaleur qui se dégage. Elle s exprime en joules (J). Le FLUX DE CHALEUR ϕ est la quantité de chaleur passant à travers un m² de paroi pendant une seconde. ϕ s exprime en W/m², il est compté positif du chaud vers le froid. ( 1W = 1J/s) ϕ 4 - MODE DE TRANSMISSION DE LA CHALEUR BILAN THERMIQUE DU CORPS HUMAIN ANALOGIE AVEC UNE PAROI 2/10

On distingue trois types d échanges de chaleur principaux : La CONDUCTION : c est le processus par lequel la chaleur se propage à l intérieur d un matériau (solide ou liquide).

Lorsque l air est en contact avec une surface plus chaude, il s échauffe, s élève et laisse place à de l air plus froid. Il s en suit un mouvement de l air appelé CONVECTION NATURELLE.

Il n y a 5 - DEPERDITIONS SURFACIQUES : A TRAVERS LES PAROIS Les échanges de chaleur à travers une paroi s effectuent : dans la masse par conduction à travers la paroi ; superficiellement par

3 On distingue trois types d échanges de chaleur principaux : La CONDUCTION : c est le processus par lequel la chaleur se propage à l intérieur d un matériau (solide ou liquide). Il n y a pas de déplacement de matière. La CONVECTION : c est le mode de transfert de chaleur par déplacement de matière. Lorsque l air est en contact avec une surface plus chaude, il s échauffe, s élève et laisse place à de l air plus froid. Il s en suit un mouvement de l air appelé CONVECTION NATURELLE. Le RAYONNEMENT : c est un échange de chaleur par onde pas de contact entre les matériaux. Exemple : la chaleur du soleil. électromagnétique. Il n y a 5 - DEPERDITIONS SURFACIQUES : A TRAVERS LES PAROIS Les échanges de chaleur à travers une paroi s effectuent : dans la masse par conduction à travers la paroi ; superficiellement par convection et rayonnement sur les faces de la paroi. R si e R se RESISTANCES THERMIQUES SUPERFICIELLES : R si et R se Elles sont dues aux échanges thermiques de surface (intérieurs et extérieurs). On note R si la résistance thermique superficielle du parement intérieur de la paroi et R se la résistance thermique superficielle extérieure de la paroi. Ces résistances varient en fonction de la direction du flux : 3/10

4 5.2 - RESISTANCES THERMIQUES PAR CONDUCTION DES MATERIAUX HOMOGENES Un matériau est dit homogène lorsqu il est constitué d une seule matière. Thermiquement, il est alors caractérisé par sa CONDUCTIVITE THERMIQUE notée λ [W/m C] ou [W/m K] λ caractérise l aptitude d un matériau à se laisser traverser par la chaleur. Pour un matériau homogène de conductivité λ et d épaisseur e : Quelques valeurs de λ : R C = e λ 2 m m C ( = ) W W m C Matériaux λ (W/m K) Béton de granulats lourds 1,75 Laine minérale de verre VA5 0,035 Polystyrène expansé DM 0,041 Acier 50,00 Remarque : plus λ est petit, moins le matériau ne se laisse traverser par la chaleur et plus R c est grand, donc plus le matériau est isolant RESISTANCES THERMIQUES PAR CONDUCTION DES MATERIAUX HETEROGENES Un matériau est dit hétérogène lorsqu il est constitué de plusieurs matières de caractéristiques différentes ou de matériaux composites. Le fabricant donne directement la valeur de la résistance thermique utile notée : R u [m² C/W] ou [m² K/W] exemples : composant R u (m²k/w) composant brique creuse (é : 20 cm) 0.50 doublage de mur (plâtre + polystyrène) blocs creux (é : 20 cm) 0.23 blocs pleins (é : 20 cm) 0.12 R u (m²k/w) 2.15 remarque : plus R est grand, plus le matériau est isolant RESISTANCE THERMIQUE TOTALE D UNE PAROI La résistance thermique totale (R T ) d une paroi est égale à : R T = R si + R se + Σ (e / λ) + Σ R u (m 2.K/W) R T s exprime en : m 2.K/W ou m 2. C/W Remarque : plus R est grand plus la paroi est isolante. 4/10

5 Application 1 : Soit le mur de façade vu en coupe ci-dessous : Int. Ext. Description façade : - Enduit de plâtre: 1 cm - Laine de verre : 9 cm - Béton 20 cm - Enduit de ciment 1,5 cm Données générales: T int = 18 C Text = - 5 C Données thermique : - Rsi =.. m² C/W - Rse =. m² C/W - λ plâtre = 0,35 W/m C - λ ciment = 1,15 W/m C - λ béton =. W /m C - λ laine de verre = 0,038 W /m C Déterminer la résistance thermique R T de cette façade : Nature Epaisseur (m) Conductivité λ (W/mK) Résistance R (m²k/w) R T = 5/10

6 5.5 - COEFFICIENT DE TRANSMISSION SURFACIQUE U Définition : c est le flux de chaleur passant dans une paroi de 1 m² pour une différence de 1 C entre deux ambiances séparées par cette paroi. Il est noté : U [W/m² C] ou [W/m² K] U = 1 R T Il caractérise l aptitude du matériau à se laisser traverser par la chaleur. Application 2 : Quel est le coefficient de transmission surfacique du mur de façade précédent? (cf. Application 1) DENSITE DE FLUX DE CHALEUR et FLUX TOTAL DE CHALEUR Le flux de chaleur φ est constant à travers la paroi. INTERIEUR T i CHAUD Tsi ϕ T se EXTERIEUR FROID T e T i : Température intérieure T si : Température surface intérieure T e : Température extérieure T se : Température surface extérieure Expression de la densité de flux total de chaleur entre l intérieur et l extérieur : loi de Fourrier (Ti ) ϕ U(Ti ) = = U T R = [W/m²] T Expression du flux total de chaleur à travers une paroi de surface A : A.(Ti ) Φ U.A.(Ti ) = = U.A. T R = [W] T 6/10

7 Application 3 : Quel est le flux de chaleur traversant le mur de façade précédent? (cf. Application 1 & 2) ETUDE DE LA VARIATION DE TEMPERATURE A TRAVERS UNE PAROI Si il y a un flux de chaleur c est qu il y a un différentiel de température d un coté à l autre de la paroi. Nous allons donc déterminer comment varie la température dans une paroi. La température va donc variée de l intérieur vers l extérieur si (Ti > Te) On aura donc un répartition de température à chaque interface de matériaux comme suit : SENS DU FLUX T Int. T Ext. Ti C Tsi C T 2 C Tse C Te C T 1 C T 3 C D après la formule du flux de chaleur, ϕ = ( Ti ) U( Ti ) = R Et comme le flux de chaleur est constant, on a aussi au niveau de la surface de la paroi intérieure : On va donc chercher Tsi : ( T T ) = ϕ = i si ϕ donc, * Rsi = Ti Tsi Rsi si i si ( T i Tsi ) R ϕ soit T = T ϕ * R on connaît Ti ;ϕ ; et Rsi : on peut donc calculer Tsi. si T Tsi =. C 7/10

8 Le flux de chaleur étant constant, on a aussi à l interface plaque de plâtre isolant : ϕ = ( s T i 1 T ) R plâtre En suivant le même raisonnement que précédemment, on obtient : T 1 T si ϕ * R plâtre = = T 1 =. C Continuer le calcul jusqu à Te. 8/10

9 On va maintenant tracer la variation de température sur la paroi. DIAGRAMME DE VARIATION DE LA TEMPERATURE DANS LA FACADE 18 C + 20 C 15 C 10 C 5 C 0 C -5 C -5 C + 9/10

6 - DEPERDITIONS LINEIQUES : LES PONTS THERMIQUES Un pont thermique est une zone ponctuelle ou linéaire qui, dans l enveloppe d un bâtiment, présente une moindre résistance thermique (jonction de

10 6 - DEPERDITIONS LINEIQUES : LES PONTS THERMIQUES Un pont thermique est une zone ponctuelle ou linéaire qui, dans l enveloppe d un bâtiment, présente une moindre résistance thermique (jonction de deux parois par exemple). Les ponts thermiques constituent un point froid où l humidité peut se condenser. Exemples : jonctions plancher murs jonctions entre murs jonctions parois menuiseries Les déperditions thermiques à travers 1 ml de liaison entre deux parois, au niveau d un pont thermique sont caractérisées par un coefficient de transmission linéique Ψ (en W/mK). On peut alors définir le flux total perdu au niveau d un pont thermique par : Φ = ψ. L.(Ti ) avec L : longueur de pont thermique considéré 10/10

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