Quelques exemples choisis de conductivité thermique b - La résistance thermique : R La capacité d'un matériau à résister au froid et au chaud est appelée ou R. Cet indicateur exprime la capacité d'un matériau à résister au froid et au chaud. Plus R est élevé, plus le produit est Exprimé en m².k/w, l'indice R s'obtient par le rapport de l'épaisseur en mètres sur la conductivité thermique du matériau. R évalue la conductivité du matériau pour une 1
Le nouveau refuge du goûter à 3885 mètres d altitude au dessous du Mont-Blanc est construit en ossature bois. Avec des vents pouvant aller jusqu à 150 km/heure et des températures pouvant atteindre les 40 l épaisseur d isolation nécessaire pour résister est de l ordre de 50 cm. Attention, dans la pratique on ne peut pas se contenter de comparer les résistances thermiques des différents matériaux, car les R sont donnés pour une épaisseur égale. Or ce que nous dit le R, c'est que justement, vous n'aurez pas besoin de la même épaisseur de brique que de laine de verre. Un mur de brique de 30 cm d'épaisseur a la même résistance thermique que 1 cm de laine. c - La résistance thermique d'échange superficiel (Rsi et Rse) La transmission de la chaleur de l'air ambiant à une paroi et vice versa se fait à la fois par hi, le entre une ambiance intérieure et une paroi est la somme des quantités de chaleur transmise entre une ambiance intérieure et la face intérieure d'une paroi, par convection et par rayonnement, par unité de temps, par unité de surface de la paroi et pour un écart de 1 K entre la température de la résultante sèche de l'ambiance et la température de surface. hi s'exprime en W/m²K et Rsi, la résistance thermique d'échange d'une surface intérieure est égale à l'inverse du coefficient d'échange thermique de surface intérieure hi. et de la même façon on détermine 2
Quelques exemples de résistance thermique d'échange superficiel Valeurs de R i et R e Rsi Rse Rsi+Rse m²k/w m²k/w Paroi verticale flux de chaleur horizontal 0,13 0,04 0.17 Paroi horizontale flux de chaleur vers le haut 0,10 0,04 0.14 Paroi horizontale flux de chaleur vers le bas 0,17 0,04 0.21 d - Résistance thermique totale : Rt La résistance thermique totale est égale à la somme des résistances des parois et des résistances superficielles. e - Coefficient de déperdition thermique : Up La déperdition thermique surfacique d'une paroi représente l inverse de la résistance thermique totale. Up est le symbole de la déperdition thermique surfacique d'une paroi. C est la puissance qui traverse 1m² de surface pour une différence de température de 1 C entre l intérieur et l extérieur (W/m²K). Elle se mesure en prenant en compte la résistance thermique de la paroi et la somme des résistances superficielles intérieures et extérieures. U p s'exprime en W/m 2.K. Plus la déperdition thermique U p est faible, plus la paroi est Les déperditions par transmission sont proportionnelles au coefficient Up, diviser Up par 2 divise par 2 les déperditions. 3
Quelques exemples : f - Le degré jour / degré jour unifié Pour un lieu donné, le degré jour (DJ) est une valeur représentative de l écart entre la température d une et un seuil de température préétabli. Il sert à évaluer les en énergie pour le chauffage ou la climatisation. Les cumuls de degrés jour s obtiennent de façon simple en additionnant les degrés jour quotidiens, sur la période de cumul souhaitée : semaine, mois ou période quelconque. La définition des Degrés Jours la plus simple est celle du Costic (Centre d Etude et de Formation Génie Climatique): "Pour un lieu donné, le Degré Jour est une valeur représentative de l écart entre la température d une journée donnée et un seuil de température préétabli." Degré jour = 18 (Tmoyen) On utilise les degrés-jours-unifiés (DJU) pour calculer les consommations de d une année sur l autre ce qui permet de connaitre le degré de sévérité d'un hiver dans un lieu donné et de réaliser des de consommations d'énergie thermique en proportion de la rigueur de l'hiver. Les DJU sont additionnés sur une période de chauffe de jours allant du 1 er octobre au 20 mai. Les degrés-jours sont calculés à partir de relevés de températures extérieures établies par Météo France sous forme de bases de donnée annuelle ou trentenaire généralement sur une base de 18 C (d'où l'appellation DJU-base 18). DJU = DJU 18 = Σ (18-température moyenne) Lorsque la température moyenne du jour est supérieure ou égale à 18 C, l'écart est compté comme nul. En France, le total annuel moyen va de 1400 DJU pour la côte Corse à 3800 DJU dans le Jura. Pour un hiver de rigueur moyenne le nombre de DJU se situe entre 2000 et 3000 pour la majeure partie du territoire métropolitain. Exemples : à Saint Etienne à une altitude de 500 m les DJU = 2900 degrés jours. L augmentation des degrés-jours est d environ 125 pour 100 m de dénivelé. 4
g - Bilan thermique d un bâtiment - Besoin de chauffage Remarque, le total des déperditions est égal au total des - Calcul des déperditions : 5
Consommation de chauffage La consommation pour les besoins de chauffage dépendra du du système de chauffage. Déperditions sur une période (énergie) 6
CALCUL RAPIDE DE DEPERDITIONS THERMIQUES Les déperditions thermiques (en WATT) d une maison sont égales à : Formule dans laquelle : - G = coefficient de déperditions - V = volume à chauffer en m3 - Tamb = Température ambiante (en général 20 C) - Text = Température extérieure de base hiver en degrés Celsius en fonction de la région et définie par le DTU. Le tableau ci après donne une valeur moyenne du coefficient G avec un renouvellement d air de 2 volumes par heure dans une maison étanche à l air. Il s agit d un calcul rapide donnant une valeur approximative de la déperdition. COEFFICIENT G TRES BON 1 OSSATURE BOIS BON 1.5 RT 2005 MOYEN 2 Peu isolé MAUVAIS 3 Pas isolé MUR TOITURE PLANCHER FENETRE 20 cm de laine 10 cm de laine 5 cm de laine 30 cm de laine 20 cm de laine 10 cm de laine 10 de polystyrène extrudé 5 cm de polystyrène extrudé 2 cm de polystyrène extrudé Double vitrage argon Double vitrage Double vitrage ancien (4.12.4) 0 cm 0 cm 0 cm Simple vitrage Exemple : Maison 150 m², hauteur plafond 2.50 m, isolation type RT 2005, région froide. G = 1.5 Volume : 375 m3 Température ambiante : 20 C - Température ext : - 5 C = soit 25 Calcul des déperditions : DEP = 7