QUB/e : une méthode rapide de mesure des pertes thermiques de l enveloppe du bâtiment F. Alzetto, J. Meulemans (Saint-Gobain Recherche) G. Pandraud (Saint-Gobain Isover) 10/02/2016
Des enjeux aux contraintes techniques Ø Contexte national : Facteur 4 GES / Facteur 2 énergie Ø Neuf : Généraliser les bâtiments à énergie positive Ø Existant : Massifier les projets de rénovation Ø Sécurisation des investissements è GPEI / GRE Ø GPEI : besoins sur 5 postes de la RT Ø Poste principal de consommation énergétique du bâtiment : déperditions thermiques de l enveloppe Ø Objectif SAINT-GOBAIN : confirmation et validation de la performance de ses produits et systèmes pour la qualité énergétique de l habitat Ø Objectif : mesure in situ de la déperdition thermique Ø Fiabilité è robustesse théorique + validation expérimentale Ø Simplicité è réalisable par un technicien du bâtiment Ø Faible coût è Temps de mesure + analyse inférieur à 1 jour Ø Méthode dynamique non influencée par la variabilité solaire : limite optimale à 1 nuit de mesure (compromis coût / fiabilité / simplicité)
L évaluation de la perte thermique Ø Coefficient de perte thermique (infiltration et conduction) dépend de l isolation du bâtiment et de son étanchéité à l air Ø HLC U BAT.A t,bat + ACH.ρ.C P (en W/K) Ø Ordres de grandeur : Bâtiment R [m².k/w] U [W/m²/K] A rénover 0,33 0,66 1,5 3 Neuf 2,0 5,0 0,2 0,5 Ø L évaluation in-situ : Ø Pas de méthode rapide etfiable 1000 Puissance (W) 100 1 10 Différence de T (C) Méthode Description +/- Diagnostic de Performance Energétique (DPE) «Co-heating» [1] Evaluation de la consommation énergétique du logement 2 à 3 semaines de régulation en température +: réglementaire, rapide - : dépend de l usage + : précise - : long, hiver, pas d occupation
Ø Développée et brevetée par Saint-Gobain [2,3] Ø Une mesure dynamique rapide Evolution des températures et puissance thermique La méthode QUB/e Jour 1 Coucher de soleil Jour 2 Ø Evolution de la température intérieure en fonction de la puissance thermique (flux thermique) dissipée et de la température extérieure Ø Pendant la nuit Ø Sans occupation Lever de soleil Système de chauffage Programmable Electrique Capteurs de température et puissance (fluxmètres) Intérieur et extérieur (sur les éléments à mesurer)
Quelles informations de QUB/e? Ø Coefficient de perte thermique de l enveloppe du bâtiment Quantifie le niveau d isolation global Ø La transmissivité thermique locale (valeur U) de certains éléments (mur, plancher, plafond, vitrage ) Quantifie le niveau d isolation local d une paroi Ø La différence (pertes non mesurées) est attribuée aux ponts thermiques des systèmes, ponts thermiques géométriques, infiltrations, Vision globale de la perte thermique due à l enveloppe Watt par Celsius Ponts thermiques ; infiltrations Vitrage Plafond Plancher Mur
L expérience Salford (collaboration avec University of Salford/Leeds Beckett University) Full Retrofit Full Retrofit without Floor Insulation Solid Wall Insulation Performance Glazing Loft Insulation Reference
Une expérience en climat contrôlé Ø Quelques jours en chambre climatique avec une excellente précision QUB/e en quelques heures
Valeur U [W/m²/K] : Statique vs QUB/e Ø 6 mesures QUB/e réalisées à chaque étape Ø 48 points de mesures de flux thermique Ø Bonne corrélation entre les mesures QUB/e et statique Ø Quel que soit l élément mesuré (niveau d isolation et inertie)
Perte thermique globale : Statique vs QUB/e Ø Bon accord quel que soit le niveau d inertie/isolation
Appartement : Co-heating vs QUB/e Ø 2 étages : R+1 et R+2 sur 3 au total avec patio interne Ø Surfaces : 80m²ausol ; 128 m²déperditifs et 103m²mitoyens) Ø Comparaison : 2 semaines de Co-heating/ISO 9869-1 vs QUB/e Valeur U (W/m²/K) ISO 9869-1 QUB/e Wall (North) 1,4 1,4 Wall (West) 1,2 1,1 Wall (East) 1,2 1,2 Wall (Patio) 0,4 0,5 Single glazing 4,4 4,3 Double glazing 1,3 1,4
Conclusions et perspectives Ø Méthode dynamique QUB/e sur 1 nuit de mesure Ø Fiabilité validée théoriquement et expérimentalement sur tous types de bâtiments Ø Précision : incertitude estimée à environ ±15 % en moyenne Ø Faisabilité en bâtiment réel confirmée en individuel, collectif, tertiaire Ø Points à finaliser Ø Simplicité : améliorer le matériel de mesure pour utilisation par un technicien non expert avec un faible temps d installation ; optimisation du nombre et de l emplacement des fluxmètres utilisés Ø Précision : affiner l estimation de l incertitude selon le type de bâtiment, le climat, les conditions de mesure, Ø Perspective Ø Massification possible des mesures énergétique in situ
Bibliographie [1] Johnston, D., Miles-Shenton, D., Farmer, D. & Wingfield, J., 2013. Whole House Heat Loss Test Method (Coheating) [2] Mangematin, Eric, et al., et al. Determination of the heat loss coefficient of a premises. WO2012028829 A1 2012 [3] Alzetto, Florent et Pandraud, Guillaume. Method and device for determining the heat loss coefficient of a room. WO2015101751 A1 2015