Evolution de la règlementation thermique dans le bâtiment 1974 1988 2000 2005 2012 2020 Règles THK 77 déperditions période hivernale Régime permanent Conductivité thermique Assurer le confort intérieur en hiver, tout en réduisant modérément ses consommations Niveau d exigence Support informatique Consommations annuelles Chaleur, froid Notion d inertie Eclairage Débits d air, perméabilité Masques, protection solaire Scénarios d utilisation Eau chaude sanitaire Qualité de l air Stockage ENR, énergie grise Connaissances associées? Assurer le confort intérieur toute l année A terme produire plus d énergie que le bâtiment n en consomme
Quelles solutions pour satisfaire ce niveau d exigences? Matériaux d enveloppe innovants Gestion optimale des systèmes Télégestion modulaire Domotique Conception bioclimatique Eco-construction Comportement écoresponsable Ref: http://www.ent-dubois.fr/domotique/ Ref: Fabemi - Division Structures Combinaison des principes? Maintenance des systèmes? Complexité à l usage? Pour quel public?
Un matériau basique, naturel et nécessitant une mise en œuvre simple peut-il satisfaire une partie des exigences demandées? Critères de choix : paramètres thermiques - bâtiments des années 80 jusqu à 2000 : confort d hiver => isolation thermique => conductivité thermique λ [W/(m.K)] La conductivité thermique λ est corrélée à la masse volumique ρ, donc le choix n est pas compliqué (hors critères sanitaires et financiers) => certification ACERMI - bâtiment version RT 2012 ou RT 2020 : confort d hiver + confort d été => isolation thermique + inertie thermique + déphasage des sollicitations dans ce contexte, sur quels paramètres thermiques se base-t-on?
- Les notions d inertie ou de déphasage d une sollicitation sont liées au temps. - Les transferts ne sont plus du domaine du régime permanent (température constante en un point donné) mais de celui du régime variable où les températures évoluent dans le temps. T 1 60 50 40 30 20 10 0-10 C 0 5 jours 10 Régime permanent T 1 et T 2 constantes Ref : Techno-Science.net T 2 25 23 21 19 17 15 C 0 5 jours 10 Régime variable (la réalité) T 1 et T 2 évoluent en fonction du temps
- Quels paramètres thermiques régissent le régime variable? Si on observe l impédance thermique d entrée Ze d une paroi homogène (expression qui relie les grandeurs d entrée et de sortie du système), on voit apparaître les grandeurs influentes. Effusivité thermique b= λρc J.m -2.K -1.s -1/2 Épaisseur de la paroi [m] Diffusivité thermique a= λ ρ c m 2.s -1
- Effusivité thermique [b]: capacité d un matériau à «arracher» la chaleur (sensation de froid que l on éprouve lorsque l on touche des matériaux de nature différente mais d égale température). Elle pilote la température de contact. Un matériau lourd ( λ et ρc élevés) imposera sa température. - Diffusivité thermique [a]: s apparente à une vitesse de propagation, favorise ou non la diffusion de la chaleur. - Ces deux grandeurs dépendent de deux paramètres thermiques : La conductivité thermique : λ [W/(m.K)] caractéristique du transfert de chaleur (pour les matériaux du bâtiment de 0.025 W/(m.K) à 3 W/(m.K) environ) La chaleur volumique : ρc [J/(m 3.K)] caractéristique du stockage de chaleur (Pour les matériaux du bâtiment de 2.10 4 J/(m 3.K) à 2.10 6 J/(m 3.K) environ) - L effusivité thermique dépend du produit de 2 grandeurs qui évoluent dans le même sens (les isolants ont des effusivités faibles) - La diffusivité thermique dépend du rapport de 2 grandeurs qui évoluent dans le même sens (autour de 10-7 m²/s à 10-5 m²/s pour les matériaux du bâtiment )
- Le rôle de a et b dans l amortissement et le déphasage d une sollicitation? Dans la théorie : Armortissement : réduction de l amplitude d une sollicitation Déphasage : décalage dans le temps entre l entrée et la sortie Ref : http://www.energieplus-lesite.be 60 50 40 30 C température intérieure température extérieure 50 40 30 C Température extérieure 20 20 10 0 jours 0 1 2 3 4 5 10 0 Température intérieure 0 1 2 3 4 5 Dans la réalité : cas d une paroi fortement isolée et plutôt lourde Dans la réalité : cas d une paroi lourde et faiblement isolée
- Quels critères influencent le confort des occupants? - La température des parois - La température de l air - La vitesse d air - L humidité de l air - Eux-mêmes dépendants : - De la constitution de l enveloppe du bâtiment (matériaux porteurs, isolants, parements ) - Des systèmes de régulation (chauffage, froid) - Des systèmes de ventilation (mécanique, naturelle ) -
- Sur l ensemble de ces principes, la société Briqueteries du Nord a lancé un projet autour de la terre crue appelé «Terre en Nord» - Les objectifs sont: - D étudier les caractéristiques physiques et thermiques de la terre crue - De l associer à d autres matériaux pour améliorer ces mêmes caractéristiques - De proposer des systèmes constructifs et de les mettre en œuvre - D étudier et d analyser le comportement de ces matériaux en conditions réelles d utilisation (bâtiment) : inertie, déphasage, confort (hygrothermie) - D optimiser ces systèmes constructifs