Cours 3 bilan thermique - Moodle ENSA de Toulouse

S331 – séance 3
¿ So watt ?
Bilan thermique d'une habitation
Frédéric BONNEAUD, 2016
BILAN THERMIQUE
Photographie infrarouge d'une maison en saison froide
1. À l'échelle du
matériau
2. À l'échelle de
la paroi
3. À l'échelle du
bâtiment
1. À l'échelle du matériau
Les 3 phénomènes physiques de propagation de la chaleur
1. À l'échelle du
matériau
par conduction
2. À l'échelle de
la paroi
3. À l'échelle du
bâtiment
par convection
par rayonnement
1. À l'échelle du matériau
Résistance thermique d'un matériau
1. À l'échelle du
matériau
Le coefficient de conductivité thermique l [W/m°C] (lambda) est :
2. À l'échelle de
la paroi
3. À l'échelle du
bâtiment
●
●
●
la quantité de chaleur traversant en 1 seconde
un matériau de 1m d'épaisseur et d'une surface de 1 m²
lorsque la différence de température entre les deux faces est de 1°C.
1. À l'échelle du matériau
Résistance thermique d'un matériau
1. À l'échelle du
matériau
2. À l'échelle de
la paroi
3. À l'échelle du
bâtiment
Quelques exemples de conductivités thermiques d'isolants :
1. À l'échelle du matériau
Résistance thermique d'un matériau
1. À l'échelle du
matériau
Quelques repères sur les conductivités thermiques des matériaux :
2. À l'échelle de
la paroi
3. À l'échelle du
bâtiment
progression logarythmique !
1. À l'échelle du matériau
Résistance thermique d'un matériau
1. À l'échelle du
matériau
Quelques repères sur les conductivités thermiques des matériaux :
Il y a un rapport :
2. À l'échelle de
la paroi
3. À l'échelle du
bâtiment
●
de 1 à 10 entre la conductivité thermique du bois et celle du béton.
●
de 1 à 37 entre la conductivité thermique d’un isolant et celle du béton.
●
de 1 à 1300 entre la conductivité thermique d’un isolant et celle de l’acier.
1. À l'échelle du matériau
Plus la conductivité est petite plus le matériau est isolant.
1. À l'échelle du matériau
Résistance thermique d'un matériau
1. À l'échelle du
matériau
2. À l'échelle de
la paroi
3. À l'échelle du
bâtiment
La résistance d'un matériau au passage de la chaleur R en [m²K/W] :
●
elle est inverse à la conductivité thermique l.
● plus le matériau est épais, mieux il résistera au transfert de chaleur.
● elle se calcule à l'aide de la formule suivante :
R = e / l en [m²K/W]
où :
e = l'épaisseur de la paroi [m]
l = la conductivité thermique du matériau [W/mK]
R = la résistance thermique du matériau [m²K/W]
2. À l'échelle de la paroi
Résistance thermique d'échange superficiel (Rsi et Rse)
1. À l'échelle du
matériau
2. À l'échelle de
la paroi
3. À l'échelle du
bâtiment
Elle représente la résistance thermique de la surface intérieure (Rsi)
et de la surface extérieure (Rse) d'une paroi, en m²K/W.
Elle mixe phénomènes de rayonnement et de conduction
entre les surfaces de la paroi et les masses d'air.
Paroi
Flux
Rsi
Rse
Rsi + Rse
verticale
horizontal
0,13
0,04
0,17
horizontale
ascendant
0,10
0,04
0,14
horizontale
descendant
0,17
0,04
0,21
2. À l'échelle de la paroi
Exemple d'un calcul de Rt d'une paroi
1. À l'échelle du
matériau
2. À l'échelle de
la paroi
3. À l'échelle du
bâtiment
enduit
l [W/m°C]
épaisseur [m]
R [m2K/W]
1,15
0,01
0,01
0,20
0,19
pargaing
laine de roche
0,041
0,15
3,66
BA 13
0,32
0,013
0,04
Sous total
0,373
3,90
Rsi
0,13
Rse
0,04
Total Rt paroi
en [m2K/W]
4,07
2. À l'échelle de la paroi
Coefficient de transmission thermique U [W/m²K]
1. À l'échelle du
matériau
2. À l'échelle de
la paroi
3. À l'échelle du
bâtiment
Dans l'exemple précédent,
la résistance thermique de la paroi est donc Rt = 4,07 en [m2K/W]
Le coefficient de transmission thermique U
est l'inverse de la résistance thermique totale (Rt) de la paroi.
U = 1 / Rt [W/m²K]
Plus sa valeur est faible et plus la construction sera isolée.
Dans l'exemple précédent :
U=1/4,07 = 0,245 [W/m2K]
Cela signifie que la déperdition de la paroi sera de 0,245 Watt par m2
pour un écart de température de 1°C entre la face intérieure est
extérieure de la paroi.
2. À l'échelle de la paroi
Quelques exemples de coefficients de transmission thermique U [W/m²K]
1. À l'échelle du
matériau
2. À l'échelle de
la paroi
3. À l'échelle du
bâtiment
3. À l'échelle du bâtiment
Bilan thermique en saison froide
1. À l'échelle du
matériau
2. À l'échelle de
la paroi
3. À l'échelle du
bâtiment
3. À l'échelle du bâtiment
Bilan thermique en saison froide
1. À l'échelle du
matériau
2. À l'échelle de
la paroi
3. À l'échelle du
bâtiment
3. À l'échelle du bâtiment