Méthode de calcul des déperditions calorifiques de base

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1 Méthode de calcul des déperditions calorifiques de base NBN EN 12831:2003 prnbn EN ANB Christophe Delmotte, Ir Laboratoire Mesure de prestations d Installations Techniques CSTC - Centre Scientifique et Technique de la Construction Janvier Page 1 Les notes de cours ne font pas partie des publications officielles du CSTC et ne peuvent donc être utilisées comme référence. La reproduction ou la traduction, même partielle de ces notes, n est permise qu avec l autorisation du CSTC. Janvier Page 2

2 Norme européenne et annexe nationale NBN EN 12831:2003 Systèmes de chauffage dans les bâtiments Méthode de calcul des déperditions calorifiques de base prnbn EN ANB Annexe nationale en cours de publication Valeurs normatives utilisées en Belgique pour le calcul NBN B :1986 Sera supprimée lors de la publication de l annexe nationale Janvier Page 3 Buts de la norme Calcul de la charge thermique De l ensemble du bâtiment pour le dimensionnement du générateur de chaleur Pièce par pièce pour le dimensionnement des radiateurs Convient pour des espaces d une hauteur inférieure à 5 m (autres cas en annexe) Méthode complète et méthode simplifiée La méthode simplifiée ne peut pas être utilisée Janvier Page 4

3 Procédure de calcul (pièce par pièce) 1. Température extérieure de base Température extérieure moyenne 2. Statut des différents espaces (chauffé ou pas) et températures intérieures 3. Dimensions et propriétés thermiques des différentes parois 4. Calcul des déperditions par transmission 5. Calcul des déperditions par renouvellement d air 6. Calcul des déperditions totales 7. Calcul de la surpuissance de relance 8. Calcul de la charge thermique nominale Janvier Page 5 Procédure de calcul (bâtiment) 1. Somme des déperditions par transmission des espaces chauffés 2. Somme des déperditions par renouvellement d air des espaces chauffés 3. Somme des déperditions totales par transmission et par renouvellement d air 4. Somme des surpuissances de relance des espaces chauffés 5. Somme des déperditions totales et de la surpuissance de relance totale Janvier Page 6

4 Outil de calcul Feuille de calcul au format Excel Antennes Normes AN L'énergie et le climat intérieur Bibliothèque (téléchargements) Modules de calcul Janvier Page 7 Feuille de calcul au format Excel Antennes Normes AN L'énergie et le climat intérieur Bibliothèque (téléchargements) Modules de calcul Janvier Page 8

5 Outil de calcul / Data Choix de la langue Français Allemand Néerlandais Anglais Données administratives Janvier Page 9 Données nécessaires Température extérieure de base e Température extérieure moyenne m,e Janvier Page 10

6 Température extérieure de base Janvier Page 11 Outil de calcul / Room Données climatiques Température extérieure de base Moteur de recherche disponible Janvier Page 12

7 Données nécessaires Température intérieure des différents espaces int,i Janvier Page 13 Outil de calcul / Room Nom de chaque espace Température de base choisie Janvier Page 14

8 Données nécessaires Données relatives au bâtiment Volume interne des espaces Surface des différentes parois Coefficient de transmission thermique des différentes parois Coefficient de transmission thermique linéaire des différents ponts thermiques Longueur des différents ponts thermiques Janvier Page 15 Données nécessaires Données relatives à la ventilation V su : débit d alimentation en air su : température de l air pulsé V ex : débit d évacuation d air n 50 : taux de renouvellement d air sous 50 Pa Valeur par défaut = 6 h -1 Janvier Page 16

9 Conventions relatives aux dimensions Parois de l enveloppe mesurées sur base des dimensions extérieures Pour deux espaces voisins, mesure jusqu à l axe de la paroi commune Dimensions verticales mesurées de plancher à plancher Portes et fenêtres mesurées sur base des dimensions extérieures des ouvertures Parois intérieures mesurées sur base des dimensions intérieures Janvier Page 17 Janvier Page 18

10 Janvier Page 19 Outil de calcul / Room Nom de chaque espace Température de base choisie Aire nette de plancher Volume intérieur Janvier Page 20

11 Déperditions totales (espace chauffé i) i = T,i + V,i T,i = Déperditions par transmission V,i = Déperditions par renouvellement d air Janvier Page 21 Déperditions par transmission T,i = (H T,ie + H T,iue + H T,ig + H T,ij ). ( int,i - e ) H T Coefficient nominal de déperdition par transmission Vers l extérieur par l enveloppe Vers l extérieur via un espace non chauffé Vers le sol Vers un espace voisin chauffé à une température différente Janvier Page 22

12 Transmission directe vers l extérieur, Ψ A k : aire (paroi k) U k : Coef. de transmission thermique (paroi k) l : Coef. de transmission thermique linéique (pont thermique linéaire l) l l : longueur (pont thermique linéaire l) Le calcul ne tient pas compte des ponts thermiques non linéaires Janvier Page 23 Ponts thermiques linéaires NBN EN ISO 14683:2008 Janvier Page 24

13 Ponts thermiques linéaires Valeur U k corrigée pour une prise en compte forfaitaire des ponts thermiques Janvier Page 25 Outil de calcul / Wall Description et propriétés des différentes parois et des ponts thermiques Janvier Page 26

14 Outil de calcul / T01 à T20 Nature et surface des différentes parois Liste déroulante pour les parois Nature et longueur des ponts thermiques Janvier Page 27 Déperditions par transmission T,i = (H T,ie + H T,iue + H T,ig + H T,ij ). ( int,i - e ) Vers l extérieur par l enveloppe Vers l extérieur via un espace non chauffé Vers le sol Vers un espace voisin chauffé à une température différente Janvier Page 28

15 Transmission vers un espace non chauffé, Ψ b u : facteur de réduction qui prend en compte la différence de température entre l espace non chauffé et l extérieur valeurs tabulées Janvier Page 29 Facteur de réduction Janvier Page 30

16 Outil de calcul / Room Nom de chaque espace Facteur de réduction Janvier Page 31 Outil de calcul / T01 à T20 Nature et surface des différentes parois Nom de l espace considéré Liste déroulante pour les parois et les espaces Janvier Page 32

17 Déperditions par transmission T,i = (H T,ie + H T,iue + H T,ig + H T,ij ). ( int,i - e ) Vers l extérieur par l enveloppe Vers l extérieur via un espace non chauffé Vers le sol Vers un espace voisin chauffé à une température différente Janvier Page 33 Transmission vers un espace chauffé, f ij : facteur de réduction de température qui prend en compte la différence entre la température de l espace adjacent et la température extérieure,, Janvier Page 34

18 Température des espaces adjacents Janvier Page 35 Outil de calcul / Room Nom de chaque espace Température des espaces Janvier Page 36

19 Outil de calcul / T01 à T20 Nature et surface des différentes parois Nom de l espace considéré Liste déroulante pour les parois et les espaces Janvier Page 37 Déperditions par transmission T,i = (H T,ie + H T,iue + H T,ig + H T,ij ). ( int,i - e ) Vers l extérieur par l enveloppe Vers l extérieur via un espace non chauffé Vers le sol Vers un espace voisin chauffé à une température différente Janvier Page 38

20 Transmission à travers le sol Méthode de calcul détaillée Méthode de calcul simplifiée Les ponts thermiques ne sont pas pris en compte Janvier Page 39 Transmission à travers le sol, 1,45,,,, 1,15 A k : aire (paroi k) U equiv,k : Coef. de transmission thermique équivalent (paroi k) Fonction de la valeur U k (paroi k) Fonction la dimension caractéristique du plancher B Tableaux et graphiques pour la détermination Janvier Page 40

21 Dimension caractéristique du plancher 2 A g : Aire de la dalle de plancher en contact avec le sol P : Périmètre exposé de la dalle de plancher 7.5 m 7.5 m 10 m A g = 75 m²; P = 25 m; B = 6 A g = 75 m²; P = 15 m; B = 10 Janvier Page 41 Dimension caractéristique du plancher B s applique théoriquement à un bâtiment dans son ensemble Pour un calcul pièce par pièce on suit les règles suivantes Pour les pièces sans mur extérieur, on calcule B pour le bâtiment entier Pour les pièces avec un sol bien isolé (U floor < 0.5 W/m².K), on calcule B pour le bâtiment entier Pour les autres pièces, on calcule B sur base des dimensions de la pièce Janvier Page 42

22 Outil de calcul / Room Aire brute et périmètre exposé Espaces en contact avec le sol Bâtiment dans son ensemble Janvier Page 43 Outil de calcul / Wall Indication spécifique pour les parois en contact avec le sol Mur = 1 ou plancher = 2 Janvier Page 44

23 Transmission à travers le sol (plancher) Janvier Page 45 Transmission à travers le sol (mur) Janvier Page 46

24 Outil de calcul / T01 à T20 Nature et surface des différentes parois Profondeur moyenne des parois Liste déroulante pour les parois Janvier Page 47 Plancher sur cave ou vide sanitaire Calcul des déperditions à travers le plancher comme pour les espaces non chauffés H T,iue Janvier Page 48

25 Déperditions totales (espace chauffé i) i = T,i + V,i T,i = Déperditions par transmission V,i = Déperditions par renouvellement d air Janvier Page 49 Déperditions par renouvellement d air T,i = H V,i. ( int,i - e ) H V,i Coefficient nominal de déperdition par renouvellement d air, 0,34 V i : débit d air dans l espace chauffé : masse volumique de l air c p : capacité thermique massique de l air Janvier Page 50

26 Sans système de ventilation On considère un débit de ventilation forfaitaire max,,, V min,i Débit de ventilation de base V inf,i Débit d infiltration d air L air est à la température extérieure Janvier Page 51 Ventilation de base («hygiénique»), V i volume intérieur de l espace chauffé Janvier Page 52

27 Infiltration d air, ,1 1 1,2 V i volume intérieur de l espace chauffé Janvier Page 53 Outil de calcul / Ventil Étanchéité à l air mesurée ou imposée Valeur par défaut égale à 6.0 Janvier Page 54

28 Avec système de ventilation On tient compte des caractéristiques du système,,,,,,, V inf,i Débit d infiltration d air V su,i,j Débit d alimentation en air f v,i,j Facteur de réduction de température V mech,inf,i Débit d air extrait excédentaire Janvier Page 55 Débit d alimentation en air On tient compte de chaque bouche d alimentation du local Alimentation naturelle Pulsion mécanique Ouverture de transfert et de la température de l air su,j,,,, Janvier Page 56

29 Débit d air extrait excédentaire Au niveau du bâtiment, si le débit d évacuation d air est supérieur au débit d alimentation en air, la différence sera réalisée par infiltration La différence est répartie forfaitairement dans tous les espaces au prorata de leur volume,, ;0 Janvier Page 57 Débit d air à considérer Pour chaque espace, le débit d air doit être supérieur au débit de ventilation de base,,,,,, Sinon il faut ajouter la différence à V i,,,,,,, Janvier Page 58

30 Débit d air à considérer Si les différents débits d air ne sont pas connus il faut considérer qu il n y a pas de système de ventilation Janvier Page 59 Outil de calcul / Ventil Introduire les données disponibles Laisser vide si pas de données Janvier Page 60

31 Surpuissance de relance Si on laisse les espaces se refroidir (la nuit ou le week-end par exemple) il faudra parfois une puissance complémentaire pour les réchauffer dans un délai raisonnable Cette surpuissance de relance dépend de la capacité calorifique des matériaux du délai souhaité pour le réchauffage de l écart de température Janvier Page 61 Surpuissance de relance La surpuissance de relance peut être calculée de façon détaillée par des méthodes de calcul dynamiques Non décrites dans la norme La norme propose une méthode de calcul simplifiée Janvier Page 62

32 Conditions pour le calcul simplifié Immeubles résidentiels Période d abaissement 8 heures Les matériaux de construction ne sont pas légers (pas une ossature bois) Immeubles non résidentiels Période d abaissement 48 heures (week-end) Période d occupation pendant les jours de travail 8 heures Température intérieure (conception) comprise entre 20 et 22 C Janvier Page 63 Surpuissance de relance Φ, A i Aire du plancher de l espace chauffé f RH Facteur de relance Janvier Page 64

33 Outil de calcul / Heat up Introduire les valeurs sélectionnées Janvier Page 65 Charge thermique nominale (espace) Pour déterminer la puissance des radiateurs à installer dans un espace on fait la somme des éléments suivants Déperditions calorifiques par transmission Déperditions calorifiques par renouvellement d air Puissance de réchauffage Φ, Φ, Φ, Φ, Janvier Page 66

34 Outil de calcul / Heat load Janvier Page 67 Charge thermique nominale (bâtiment) Pour déterminer la puissance de la chaudière à installer dans un bâtiment on fait la somme des éléments suivants pour tous les espaces chauffés Déperditions calorifiques par transmission Déperditions calorifiques par renouvellement d air Surpuissance de relance Φ Φ, Φ, Φ, Janvier Page 68

35 Charge thermique nominale (bâtiment) Somme de déperditions calorifiques par renouvellement d air modifiée Infiltration simple dans les espaces, 6 0,1 1 0,6 Chaleur transférée à l intérieur du bâtiment non comptée De toute façon les entrées et les sorties s équilibrent Janvier Page 69 Outil de calcul / Heat load Janvier Page 70

36 NBN - Public Enquiry Portal Faites valoir votre point de vue sur les normes Participez aux enquêtes publiques Accès aux projets de norme Possibilité de faire des commentaires Janvier Page 71 Christophe Delmotte Janvier Page 72