JMP ET1-Thermique Bâtiment-05/061 THERMIQUE BÂTIMENT Module Équipement Technique 1 : ET1...

$: JMP ET1-Thermique Bâtiment-05/061 THERMIQUE BÂTIMENT Module Équipement Technique 1 : ET1 K:\public\enseignement\semC\ETB\Module ET1 K:\Docs\RT2000.$
JMP ET1-Thermique Bâtiment-05/06 1

THERMIQUE BÂTIMENT

Module Équipement Technique 1 : ET1

K:\public\enseignement\semC\ETB\Module ET1

K:\Docs\RT2000


Module ET 1Thermique Bâtiment

Responsable du module : Pallier Jean-Marie -Tél : 04 72 69 21 21 - Mel : [email protected]

Parcours: Place dans le parcours Finalité du module

DUT Génie Civil Semestre C – UE : Sciences et Technologie 3 Tronc commun

Pré–requis nécessaires :- P 1, P 2, P3, P4

Heures : 28 h de cours2 h de contrôle10 h de travail personnel

Crédits : 2

Modalités d’évaluations : - Contrôle de synthèse coefficient 0.6- Compte-rendus de Travaux Pratiques coefficient 0.4


Objectifs (compétence - savoir faire)

Connaître les bases de la RT2000 Connaître les bases du confort thermique Savoir effectuer le bilan thermique d’hiver d’un bâtiment Savoir calculer une puissance de chauffage Connaître les bases du transfert d’humidité Savoir concevoir une installation de VMC Avoir des notions de thermique d’été et connaître l’approche environnementale

Niveau d’acquisition des connaissances

Information Communication

Maîtrise

X

X

X

X

X

X

Programme


THERMIQUE BÂTIMENT

Généralités


Généralités :

PANORAMA DES ENERGIES


Tableau de conversionEnergie Unité GJ (PCI) tep (PCI) Charbon Houille Coke de houille Agglomérés de lignite Lignite

1t 1t 1t 1t

26 28 32 17

0.619 0.667 0.762 0.405

Produits pétroliers Pétrole/fioul GPL Essence Fioul lourd Coke de pétrole

1t 1t 1t 1t 1t

42 46 44 40 32

1 1.095 1.048 0.952 0.762

Electricité (moyenne) Bois Gaz naturel

1 MWh 1 stère 1 MWh PCS

9.33 6.17 3.24

0.222 0.147 0.077

1 GJ = 277.78 kWh


Consommation d’énergie en France (chiffres 2004)

Consommation totale d’énergie : 216 Mtep (+70%/1973)

Croissance (-0.1 %) Résidentiel-tertiaire : 46.7% Transport : 24.9% Industrie : 28.8 % Agriculture : 1.6%


Secteur résidentiel et tertiaire Electricité : 33 % Gaz naturel : 30 % Pétrole : 23 % Energies renouvelables : 13 % (Bois

principalement) Charbon : 1%


Part du secteur résidentiel et tertiaire en Europe Royaume Uni : 50 % Norvège : 49 % Hollande : 46 % France : 46 % Allemagne : 43 % Italie : 30 % U. E. : 40 %


Répartition de la consommation du secteur résidentiel en France

Chauffage : 55 % E.C.S. : 16 % Cuisine : 6 % Electricité : 22 %


Gaz à effet de serre

CO2 : 60 % CH4 + NOx : 20 % Ozone (troposphère) : 10 % CFC : 5 %


Émission de CO2 (en t/hab)

Pays 2002 Ecart 90- 2002 USA 5.36 +1.5% Europe 2.02 - 18.3% Chine 0.7 +28.1% Russie 2.85 - 23.5% J apon 2.58 +15.2% Extrême- Orient 0.57 +27% Amérique Latine 0.54 +15.9% Afrique 0.24 +2.1% France 1.68 +1.6%


Émission de CO2 en FranceTotal : 105 Millions de tonnes en 2003 Secteur résidentiel et tertiaire : 26

% Transport : 39 % Industrie-Agriculture : 21 %

Conférence de Kyoto : réduction de 5 % de la production de gaz à effet de serre en 2010/1990 dans 38 pays développés (France - 8%)


Projections

(en Mtep) 1973 2003 2030

Charbon

Pétrole

Gaz naturel

Electricité-Hydrau+éol.

-Nucléaire

E. renouvelables

28

121

13

8

4

4

9

13

93

40

115

6

99

13

25.2

108

67.4

116.7

10.1

106.6

22.5

Consommation Totale

Consommation d’électricité

(en TWh)

180

171.3

275

473

339

680


QUALITE DE L’AIRVENTILATION


Qualité de l’air :


Nécessité de ventiler : Maintien des conditions de teneur en poussière et en produits gazeux compatibles avec les conditions de confort thermique et acoustique

Moyen : évacuation de l’air vicié apport d’air neuf « propre »

Types de ventilation : naturelle simple flux double flux


Critères de selection :


1. Cas de l’habitat :Arrêté de 82 :

ventilation générale et permanente entrée d’air dans les pièces principales extraction dans les pièces techniques circulation de l ’air des pièces

principales vers les pièces techniques débits d ’extraction minimaux imposés

en fonction du nb de pièces principales, de la nature et du nb des pièces de service

des systèmes de régulation de débit fonction de la pollution

exigences acoustiques et de sécurité incendie

exigences liées au type de combustible (VMC gaz)


1. Cas de l’habitat :Arrêté de 82 :

Débits extraits minimaux

Cuisine S. BainsUnique Multiple

1 75 15 15 15 15

2 90 15 15 15 15

3 105 30 15 15 154 120 30 15 30 15

5 et plus 135 30 15 30 15

W.C.AutreS. Bains

Débits extraits (m3/h at 20°C)NB de pièces principales


Arrêté de 82 :

Débits d’extraction minimaux si dispositifs individuels de réglage

1 2 3 4 5 6 735 60 75 90 105 120 13520 30 45 45 45 45 45Débit minimal en cuisine

Nb de pièces principales

Débit total minimal (m3/h)

Débits minimaux si dispositifs mécaniques de réglage fonction de la pollution de l’air intérieur

1 2 3 4 5 6 710 10 15 20 25 30 35Débit total minimal (m3/h)

Nb de pièces principales


1. Cas de l’habitat : exemples de solutions

V.M.C. – entrées d’air dans

les pièces principales

– extraction dans les pièces de service

– Bonne étanchéité à l ’air des parois extérieures


Principe :

VMC Simple flux

: ventilateur

: Réseau d’extraction

: Bouche d’extraction

: Bouche d’entrée d’air


Equipements :

V.M.C. Simple flux

: Bouche d’extraction réglable

: entrée d ’air autoréglable

: ventilateur


Entrée d’air autoréglable :

Forte perte de charge

– débit indépendant de la pression du vent et de l ’effet de thermo-siphon

Possibilité de

traitement

acoustique

Entrée d'air [30m3/h]

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40 60 80 100Différence de pression [Pa]

Déb

it [

m3/

h]


Bouche d’extraction autoréglable

Fonctionnement :

Quand p croit la membrane silicone se dilate

réduction de la section

débit constant

Bouche d'extraction [45-135m3/h]

20

40

60

80

100

120

140

160

50 100 150 200Différence de pression[Pa]

Déb

it d

'air

[m

3/h

]


Perméabilité à l’air des ouvrants

Classement des fenêtres et des portes en fonction du débit pénétrant sous différentes valeurs de p

Classement des coffres de volet roulant en fonction du débit pénétrant sous différentes valeurs de p


Ventilation double-flux

Principe :

: échangeur de chaleur :il permet de transférer la chaleur de l’air extrait à l’air neuf. Il peut être thermodynamique (PAC)

: ventilateur d’extraction

: ventilateurd’insulflation

: réseaux


Ventilation hygro-réglable

Principe : : ventilateur

: Réseau d’extraction

: Bouche d’extraction réglable

: Bouche d’entrée d’air réglable


Equipements :


: Bouche d’extraction autoréglable

: entrée d’air autoréglable

: ventilateur



Fonctionnement des entrées d’air:

débit d ’air controlé par un volet couplé avec une tresse dont la longeur dépend de l ’humidité de l ’air intérieur et de l ’air extérieur

2 positions : plaine et montagne



Fonctionnement des bouches d’extraction :

Lorsque l ’humidité diminue la membrane silicone se dilate

diminution de la section

diminution du débit

2 positions : plaine et montagne



ventilateur :



Fonctionnement :

Jour

Nuit


2. Cas des bâtiments de bureaux :Circulaire de 78 :

locaux à pollution non spécifique locaux à pollution spécifique valeurs du débit minimal d ’air neuf

à introduire définit par occupant en fonction de la destination du local. Ex : locaux de bureaux : 18 m3/h et par occupant (air à 20°C, 1.2 kg/m3), idem pour les locaux universitaires


Cas des bâtiments de bureaux :Exemples de solutions

VMC simple flux


Cas des bâtiments de bureaux :Exemples de solutions

VMC double flux


RT 2000


Généralités : Bilan d’hiver

p : flux de chaleur échangé

par transmission

Q : débit de renouvellement

d’air pénétrant dans le

local

r : flux de chaleur échangé

par renouvellement d’air

P : Puissance de chauffage

Bilan thermique : P = p + r

Ti = cste> Te (hiver)

Ti’ Ti

P

Q r

PP’

Te = cste


Généralités : Bilan d’hiver

On appelle déperdition de chaleur le flux « perdu » par le

local compté >0 P = déperditions = DEP + DER

DEP : déperditions par les parois

DER : déperditions par renouvellement d’air DP : déperditions par les parois pour 1°C d’écart entre Ti et

Te

DR : déperditions par renouvellement d’air pour 1°C d’écart

entre Ti et Te


RT2000

…UN PEU D’HISTOIRE

• les réglementations précédentes

1974 coef. G résidentiel DEPERDITIONS1976 coef. G1 non résidentiel DEPERDITIONS1980 label haute isolation (résidentiel)

VDRDPG

VDPG 1


RT2000



1982 coef. G et B résidentiel BESOINS1983 labels HPE & solaires (résidentiel)

VgratuitsApportsnsDéperditio

VECSCHBesoinsB )(


RT2000



1988 coef. GV, BV et C résidentiel CONSOMMATIONS

(reconduction HPE)coef. G1 non résidentiel

DEPERDITIONS

VrendementsBesoins

VonsConsommatiC


RT2000

ENJEUX :

Pourquoi une nouvelle réglementation ?

lutter contre l’effet de serre et économiser l’énergie

maîtriser les chargesaméliorer le confortsimplifier pour mieux appliquer favoriser la compétitivité des industriels

français


RT2000

ENJEUX :

Effet de serre et économies d’énergie

accords internationaux (Rio et Kyoto) 1/4 du CO2 en France dû aux bâtiments le secteur du neuf comme entraînement de

l’ancien


RT2000

ENJEUX :Maîtriser les charges

maîtrise du coût global, charges financières et d’exploitation comprises

réglementation performancielle pour tendre à optimiser les coûts de construction


RT2000

ENJEUX :

Améliorer le confort

•en hiver, limiter les effets de parois froides, les infiltrations et les points froids (ponts thermiques)

•en été, assurer une ambiance supportable en bâtiment non climatisé


RT2000

ENJEUX :

Simplifier pour mieux appliquer

nombre de textes réduit même règle pour le résidentiel et le tertiaire recours à un logiciel d’application ou à une

solution technique


RT2000

REPONSES :

Rehaussement des exigences à hauteur des bonnes pratiques en résidentiel le tertiaire hissé au niveau du résidentielDe nouveaux gisements d’économies les ponts thermiques, la perméabilité à l’air et en 2003, la climatisation non résidentiel : les systèmes de

chauffage, d’ECS et d’éclairage


RT2000

DES PROGRES NOTABLES :

Logement jusqu ’à -20% par rapport au

règlement de 1988de 0 à - 5% par rapport aux pratiques

actuelles Non résidentiel

– jusqu ’à - 50% par rapport au règlement de 1988

– de 0 à -20% par rapport aux pratiques actuelles


RT2000

LES TEXTES :

– décret RT 2000 (29/11/2000; JO 30/11/2000) réformant le CCH

– arrêté RT 2000 d’application (29/11/2000; J.O 30/11/2000) décrivant les exigences

– arrêté (01/12/2000) donnant les méthodes de calcul fournies par le bulletin officiel (fascicules spéciaux n°2007 : Th-C n°2007-bis : Th-E, décembre 2000)


RT2000

MODALITES :

Champ d’application (décret n°2000-1153 du 29/11/2000, article 2 relatif à la modification de la section IV du chapitre 1er du titre 1er du Code de la Construction et de l ’Habitation)

Applicable depuis le 2 juin * à tous les bâtiments neufs résidentiels et non résidentiels, sauf :les bâtiments dont la température intérieure 12°Cles bâtiments climatisés ou chauffés en raison d’un processus industrielles piscines, patinoires et bâtiments d’élevage

(*) date du dépôt de permis de construire


RT2000

MODALITES :

Se conformer aux exigences suivantes: limitation des consommations C C ref limitation de l’inconfort d’été Tic Tic ref performances minimales ou garde-fous dont :

Ubât 1.3 Ubât-ref . Ce coefficient caractérise les qualités d’isolation thermique des différentes parois du bâtiment


RT2000

MODALITES :

2 modes d’application adaptés à des acteurs différents

Calculs

Application d’une solution technique agréée


RT2000Références et garde-fous sur :

l’isolation les apports solaires la perméabilité à l ’air la ventilation le chauffage l’eau chaude sanitaire l’éclairage la climatisation


RT2000Les Labels HPE :

Applicable à l’habitat et au tertiaire

2 niveaux de performance : C < Cref – 8% = niveau HPE C < Cref – 15% = niveau THPE

facteur d’innovation et préfiguration de la RT 2005

mêmes types d’organismes certificateurs que pour les anciens labels


RT2000Demain :

en 2003, la prise en compte des consommations de climatisation (pas encore faite)

la RT 2005 :– même méthode de calcul – capitalisation des innovations issues des labels

HPE– renforcement des exigences ponts thermiques


RT2000Sujets à traiter :

enveloppe

ventilation

chauffage

eau chaude sanitaire

éclairage (non résidentiel)


RT2000Avant / Après :

Isolation de référence indépendante de l’énergie

Calcul par bâtiment pour tous les

secteurs

Coefficient Ubât pour tous les

secteurs

Coefficient Ubât : simple étape de

calcul du coefficient C

Isolation de référence fonction de l’énergie

Calcul par logement (résidentiel)

ou par bâtiment (tertiaire)

Coefficients GV (résidentiel) ou G1

(tertiaire)

Coefficients GV ou G1 : exigence

réglementaire

RT 2000RT 88


RT2000Ubât remplace GV et G1

Ubât

– caractérise l’effort d ’isolation– est indépendant de la ventilation– représente les déperditions par les parois

du bâtiment divisées par la surface des parois déperditives

– intègre les ponts thermiques– tient compte des pertes vers les locaux

non chauffés– est exprimé en [W/(m².K)]


RT2000Calcul de Ubât-ref

ai Ai + aj Lj

Ubât-réf =

A

ai (i de 1 à 7) et aj (j de 8 à 10) = coefficients U et de référence ou « droit à déperdre »

(cf. arrêté article 10)


RT2000Ubât-ref

0,470,300,300,431,502,602,35

0,500,7 maisons0,9 autres

0,7 maisons

0,9 autres

0,400,230,300,301,502,402,00

0,500,7 maisons0,9 autres

0,7 maisons0,9 autres

Surfaces

a1 mursa2 comblesa3 terrassesa4 plancher basa5 portesa6 baies sans fermeturesa7 baies avec fermeturesLiaisons périphériques

a8 planchers basa9 planchers intermédiaires

a10 planchers hauts

H3H1 & H2


RT2000Calcul de Ubâtref Zones H1 et H2

1,52,0 2,4

0,5

0,9

0,90

0,7

0,5

0,23 0,300,40

0,30


RT2000Les garde-fous

2,9Fenêtre Portes fenêtresFaçades rideaux

Uw < 2,9

Ponts thermiques moyensplanchers hauts, bas,

intermédiairesMaisons: <0,99Collectifs: < 1,1

Autres < 1,35 en 2004

Toituresous comble et rampants U <0,30toitures terrasses béton U < 0,36

autres toitures U < 0,47

MurU<0,47

Plancher bas sur extérieur U <0,36

sur vide sanitaire U < 0,43sur terre plein:

1,5 m isolation périphérique R > 1,4


RT2000Ubât

Ubât = ( U.b.A + .b.L) / A

U = coefficient de déperdition surfacique associé à la surface A de la paroi déperditive

= coefficient de déperdition linéique associé à la longueur L de la liaison

b = coefficient de réduction de température (b=1 si paroi extérieure et b<1 si paroi sur local non chauffé)


RT2000

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIEN

T Ubât

Th-U

Fascicule 2/5

MATERIAUX

Th-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

Th-U

Fascicule 4/5

PAROISOPAQUES

Up

Th-U

Fascicule 5/5

PONTSTHERMIQUE

S

REGLES Th-U : Ubat


Généralités :

CONFORT THERMIQUE


Définitions : Confort thermique : sensation complexe

produite par un système de facteurs physiques, physiologiques et psychologiques conduisant l'individu à exprimer le bien être de son état.

L'insatisfaction, source d'inconfort, peut être globale ou locale.

La sensation de confort thermique demeure personnalisée.

Une ambiance confortable est une ambiance dans laquelle l'individu peut maintenir constante sa température corporelle (homéothermie) sans avoir recours de manière perceptible à des mécanismes thermorégulateurs de lutte contre le chaud ou le froid.


1. Notions de métabolisme :Le corps humain est un moteur thermique :

Source chaude :

aliments ingérésSource froide :

ambiance

QI

W

QII

M = Mth + W et Rth<20%


Valeurs :Activité M (W) Mth (W) W (W)

Sommeil 75 75 0 Assis au repos 105-110 105-110 0 Travail de laboratoire

170 170 0

Enseignement 170 170 0 Activité domestique

180 180 0

Secrétariat 125 125 0 Gymnastique 360 330 30 Tennis 480 450 30 Squash 750 700 50 Assis, écriture 125 125 0


2. Les échanges thermiques du corps humain avec l'ambiance :

Convection respiratoireEcr

Humidité respiratoireEcr

SudationEsd

ConvectionEcv

ConductionEcd

RayonnementEry

Perspiration de la peauEps


2.1. Ecv : convection à la surface du corpsModèle du Prof. FANGER

Ecv = hcv . Scv . (Tv - Ta)

hcv : coefficient d'échange convectif entre le corps et l'air ambiant

hcv = max [ 2.38 (Tv - Ta)0.25 ; 12.06 Va0.5 ] Va : vitesse de l'air

Scv : surface du corps soumise aux échanges convectifs

Scv = Fv SD

SD : Surface du corps humain (SD = 0.203 . p0.425 . t0.725) p : poids en kg t : taille en m Fv : facteur de vêture ( Fv = 1 + 0.77 Rv)

Rv : résistance de la vêture


2.1. Ecv : convection à la surface du corpsModèle du Prof. FANGER

Ecv = hcv . Scv . (Tv - Ta)

hcv : coefficient d'échange convectif entre le corps et l'air ambiant

Scv : surface du corps soumise aux échanges convectifs

Tv : température du vêtement, fonction notamment de la

température cutanée, du métabolisme thermique et de la résistance de la vêture

Ta : température de l'air ambiant


Valeurs de la résistance de vêture Rv :

Tenue Rv (m2.°C/W)

Rv (clo)

Nu 0 0 Maillot de bain 0.008 Tenue d'été 0.077 0.5 Tenue d'intérieur d'hiver 0.155 1


2.2. Ecv : rayonnement à la surface du corps

Ery = hry . Sry . (Tv - Trm)

hry : coefficient d'échange radiatif entre la surface du corps et les

parois environnantes ( de l'ordre de 5.75 W/ m2.°C)

Sry : surface du corps échangeant par rayonnement

Sry = Fp Fv SD (Fp : facteur postural)

SD : Surface du corps humain

Trm : température radiante moyenne

Trm = Tsi Si / Si

Tsi : température de la surface Si


2.3. Ecr : convection respiratoire

Chaleur sensible de l’air expiré :

Ecr = 1.4 103 . Mth . (34 - Ta)

2.4. Ehr : rejet d’humidité respiratoire

Chaleur latente évacuée par l’air expiré :

Ehr = 1.72 10-5 . Mth . (5886 - Pv)

Pv : pression partielle de vapeur d’eau de l’air ambiant, liée à

l’humidité relative par : = Pv/Pvs avec Pvs : pression de vapeur saturante fonction de Ta


2.5. Eps : perspiration

Diffusion de vapeur au travers de la peauFonction de l’humidité de l’air ambiant

2.6. Ecd : échange par conduction

Limité dans l’habitat à l’échange entre les pieds et le sol

négligeable


2.7. Esd : sudation

Transfert de chaleur et de masse vers l’ambiance proportionnel à l ’activité du sujet

Esd = 0.42 (Mth - 105)

si Esd>47[W] alors la sudation devient

sensible et inconfortable

si Mth = 220 [W] : astreinte sudorale limite

sudation : mécanisme thermorégulateur de

lutte contre le chaud


3. Équation d’équilibre :

Elle traduit l’équilibre des échanges du moteur thermique corps humain avec l’environnement en négligeant le travail

mécanique.

Mth = Ecr + Ehr + Eps + Ecd + Ecv + Ery + Esd

Confort thermique si : Esd <= 47 [W] pas de frisson


3. Équation d’équilibre :

Mth = Ecr + Ehr + Eps + Ecd + Ecv + Ery + Esd

Le confort thermique dépend donc de 2 types de paramètres :

ceux liés à l’individu :Métabolisme fonction de l’activitéRésistance de vêture

ceux liés à l’ambiance :Température de l’air : TaTempérature radiante moyenne des parois : TrmVitesse de l’air : VaHumidité relative de l’air : a


4. Température résultante sèche :Cas des espaces chauffés par un système statique qui n’agit que sur Ta et Trm :Ecv + Ery = hcv. SD (Tv - Ta) + hry. SD (Tv - Trm)

= h . SD (Tv - Trs)

et :

cvryacvrmry

hh.Th.Th

Trs

Cas de l’habitat : Trs = .55 Trm + . 45 Ta


4. Température résultante sèche :

Cas de l’habitat : Trs = .55 Trm + . 45 Ta

Trs (Trm + Ta)/2

Mesure : Thermomètre résultant : Sphère « noire » de 12 cm de diamètre

Température opérative :

Ta = Trm = Trs = Top


5. Vote moyen prévisible :

Défini comme le vote moyen d’un groupe d’individus sur l’échelle de confort suivantePmv Sensation thermique

3 Très chaud 2 Chaud 1 Légèrement chaud 0 Neutre

- 1 Légèrement froid - 2 Froid - 3 Très froid

Pourcentage mini d’insatisfaits :P.P.D.min = 5%


6. Exemples :Paramètres d’ambiance : Température d’air : 22 °C Temp. moyenne des parois : 22 °C Vitesse de l’air : 0.12 m/s Humidité relative : 50% Paramètres d’usagers : Métabolisme thermique :125 W Résistance de la vêture : 1 clo Déperditions : Convection : 40.96 W Rayonnement : 40.68 W Convection respiratoire : 2.09 W Perspiration : 21.71 W Sudation : 8.17 W Chaleur latente respiratoire : 9.78 W Total : 123.39 W Paramètres de confort : Température de vêtement : 26.8 °C P.M.V : 0.05 P.P.D. :5 % Sensation thermique : Neutre

Paramètres d’ambiance : Température d’air : 25 °C Temp moyenne des parois : 25 °C Vitesse de l’air : 0.12 m/s Humidité relative : 50% Paramètres d’usagers : Métabolisme thermique : 125 W Résistance de la vêture : 0.5 clo Déperditions : Convection : 41.72 W Rayonnement : 42.78 W Convection respiratoire : 1.57 W Perspiration : 20.26 W Sudation : 8.17 W Chaleur latente respiratoire : 9.21 W Total : 123.73 W Paramètres de confort : Température de vêtement : 30.2 °C P.M.V : 0.04 P.P.D. : 5% Sensation thermique :Neutre


Paramètres d’ambiance : Température d’air : 19 °C Temp moyenne des parois : 19 °C Vitesse de l’air : 0.12 m/s Humidité relative : 50% Paramètres d’usagers : Métabolisme thermique :125 W Résistance de la vêture : 1 clo Déperditions : Convection : 51.76 W Rayonnement : 50.16 W Convection respiratoire : 2.62 W Perspiration : 22.94 W Sudation : 8.17 W Chaleur latente respiratoire : 10.26W Total : 145.88 W

Paramètres de confort : Température de vêtement : 25.1 °C P.M.V : -0.6 P.P.D. :13 % Sensation thermique : Légèrement froid


Paramètres d’ambiance : Température d’air : 21 °C Temp. moyenne des parois : 17 °C Vitesse de l’air : 0.12 m/s Humidité relative : 50% Paramètres d’usagers : Métabolisme thermique :125 W Résistance de la vêture : 1 clo Déperditions : Convection : 35.09 W Rayonnement : 66.31 W Convection respiratoire : 2.27W Perspiration : 22.14 W Sudation : 8.17 W Chaleur latente respiratoire : 9.95W Total : 143.94 W Paramètres de confort : Température de vêtement : 25.1 °C P.M.V : -0.6 P.P.D. :12 % Sensation thermique : Légèrement froid

Paramètres d’ambiance : Température d’air : 21 °C Temp moyenne des parois : 17 °C Vitesse de l’air : 0.12 m/s Humidité relative : 20% Paramètres d’usagers : Métabolisme thermique : 125 W Résistance de la vêture : 1 clo Déperditions : Convection : 35.09 W Rayonnement : 66.31 W Convection respiratoire : 2.27W Perspiration : 26.27 W Sudation : 8.17 W Chaleur latente respiratoire : 11.55W Total : 149.66 W Paramètres de confort : Température de vêtement : 25.1 °C P.M.V : -0.7 P.P.D. : 16 % Sensation thermique : Légèrement froid


Paramètres d’ambiance : Température d’air : 26 °C Temp moyenne des parois : 28 °C Vitesse de l’air : 0.12 m/s Humidité relative : 50% Paramètres d’usagers : Métabolisme thermique :125 W Résistance de la vêture : 0.5 clo Déperditions : Convection : 40.23 W Rayonnement : 25.24 W Convection respiratoire : 1.4 W Perspiration : 19.73 W Sudation : 8.17 W Chaleur latente respiratoire : 9.01 W Total : 145.88 W

Paramètres de confort : Température de vêtement : 31 °C P.M.V : 0.6 P.P.D. :13 % Sensation thermique : Légèrement chaud


7. Normes de confort (NF X35-

203) :Conditions hivernales : PPD<10%

M = 125 W (activité légère ) Rv = 0.155 m2°C/W (Tenue d'intérieur d'hiver) 600 Pa < Pv < 1800 Pa ( Pv : pression de vapeur de l'air ambiant) 20 °C <= Top <= 24 °C (Top : température opérative de l'ambiance)

et dans la zone d'occupation, zone comprise entre deux plans horizontaux

situés à 10 cm et 1.8 m du sol et non à proximité immédiate des parois : Trs entre 10 cm et 1.8 m < 3 °C (différence de température tête-

pied) Température de surface du sol comprise entre 19 et 26 °C Vitesse moyenne de l'air Va < 0.15 m/s asymétrie de température de rayonnement de surfaces verticales <

10 °C par rapport à un élément plan vertical à 0.6 m au dessus du sol

asymétrie de température de rayonnement d'un plafond tiède< 5 °C par rapport à un élément plan horizontal à 0.6 m au dessus du sol


7. Normes de confort (NF X35-

203) :Conditions estivales : PPD<10%

M = 125 W (activité légère) Rv = 0.077 m2°C/W (Tenue d'intérieur d'hiver) 600 Pa < Pv < 1800 Pa ( Pv : pression de vapeur de l'air ambiant) 23 °C <= Top <= 26 °C (Top : température opérative de l'ambiance)

et dans la zone d'occupation, zone comprise ente deux plans horizontaux situés à 10 cm et 1.8 m du sol et non à proximité immédiate des parois :

Trs entre 10 cm et 1.8 m < 3 °C (différence de température tête-pied) Température de surface du sol comprise entre 19 et 26 °C Vitesse moyenne de l'air Va < 0.25 m/s


THERMIQUE BÂTIMENT

Climatologie


1. Le rayonnement solaire :

sol : hauteur du soleil

sol : azimut/Sud

conventions :Nord : sol = –180°Est : sol = -90°Ouest : sol = 90°Sud : sol = 0°

Y

sol

Z

X

sol

Zénith

Sud

Repères :


d varie de -23°27 ’ à +23°27 ’

Déclinaison :

Axe de rotation

Plan équatorial

Direction des rayons solaires

d

Mois d Mois d Janvier -19.83 Juillet 20.42 Février -10.45 Août 12.03 Mars 0.35 Septembre 0.60 Avril 11.95 Octobre -10.80 Mai 20.23 Novembre -19.98 Juin 23.45 Décembre -23.45


ahor : angle compris entre la direction du Sud et la direction du soleil à l’instant considéré.

temps solaire vrai (tsol,v) : défini par rapport à l’angle horaire ahor :

Angle horaire et temps :

15/180, horvsol at

il est midi (tsol,v) lorsque la

hauteur du soleil est maximale


temps solaire moyen (Tsol,m) :

Temps :

EQT : équation du temps

EQTtt msolvsol ,,

Mois EQT Mois EQT Janvier -0.19 Juillet -0.10 Février -0.23 Août -0.05 Mars -0.12 Septembre 0.02 Avril 0.02 Octobre 0.26 Mai 0.06 Novembre 0.23 Juin -0.03 Décembre 0.03


temps universel (tuni) : tsol,m au méridien

origine

Temps :

Le soleil parcourant 360°/24 =

15°/h, en un lieu de longitude L il

vient :

15/, Ltt unimsol


temps légal (tleg) : fuseaux horaires de

15°Au sein de chaque fuseau le temps légal

est le mêmeToutefois chaque pays a pu définir un

décalage

Temps :

En France :

hor = 1h en

heure

d’hiver, 2h en

été

horunileg tt

)15/(, LEQTtt horlegvsol


Position du soleil :

l : latitude d : déclinaison

signe de sol = signe de l ’angle

horaire <0 vers Est, >0 vers

Ouest

ahdldlsol coscoscossinsinsin

solsol cos

dsinlcosahcosdcoslsincos


Diagramme solaire :

LYON Latitude 45°Nord

0

10

20

30

40

50

60

70

80

-150 -100 -50 0 50 100 150

Azimut

Hauteur 21-juil

21-juin

21-sept

21-dec

12 h13 h

14 h

15 h

16 h

17 h

18 h

19 h

11 h10 h

9 h

8 h

7 h

6 h

5 h


E0 : éclairement produit sur une surface

située aux confins de

l’atmosphère qui reçoit le

rayonnement solaire de manière normale.

Constante solaire :

Mois E0 (W/m2) Mois E0 (W/m2) Janvier 1230 Juillet 1085 Février 1215 Août 1107 Mars 1186 Septembre 1151 Avril 1136 Octobre 1192 Mai 1104 Novembre 1221 Juin 1088 Décembre 1233


mat : grandeur relative traduisant

l’épaisseur d’atmosphère traversée par le rayonnement solaire. Elle vaut 1 lorsque le plan récepteur est situé au niveau de la mer et que le soleil est au zénith.

Masse atmosphérique :

solat

atpm sin101325

Pat : pression atmosphérique


A incidence ï = 0 on a :

Éclairement direct :

esol traduit le trouble de

l’atmosphère

esoldir eEE 00,

atdir mesol

îEE dirdir cos0,

A incidence ï il vient :


Cos î :

par :

inclinaison

de la paroi

par : azimut

de la

paroi /sudSUD

Normale à la paroi

î

Plan horizontal

par

par

parsolparsolparsolî cossinsincoscoscos


Cos î :

Paroi horizontale

solî sincos

Paroi verticale

solparsolî coscoscos


A incidence ï = 0 on a :

Éclairement diffus :

A incidence ï il vient :

difdirdif EE 0,0,

difdirpardif EE 0,sin5.01


Valeurs :

Mois dir dif Mois dir dif Janvier 0.142 0.058 Juillet 0.207 0.136 Février 0.144 0.060 Août 0.201 0.122 Mars 0.156 0.071 Septembre 0.177 0.092 Avril 0.180 0.097 Octobre 0.160 0.073 Mai 0.196 0.121 Novembre 0.149 0.063 Juin 0.205 0.134 Décembre 0.142 0.057

Éclairement global :

difdire EEE


2. Les ombres :

Les masques distants lointains dus au relief et proches dus aux autres bâtiments

Les masques immédiats dus en particulier au bâtiment sur lui-même.


Analyse des masques lointains :


Analyse des masques proches :

façade

ombre

Style perpendiculaire à la façade

A

B

DC

AB : styleAB = lsty

AC = ombre du styleCD = xsty

DA = zsty parsolstysty tglx

parsolsol

stystytglz

cos


3. Conditions climatiques :Température extérieure :

1915cos5.0 ,max vsoleee ttsol,v < 15h :

tsol,v => 15h :

11515cos5.0 ,max vsoleee t


3. Conditions climatiques :Température extérieure :

emax : température maxi fonction du lieuemax : écart diurne fonction du lieu

Lyon : emax = 33°C et emax : 11°C et teneur en humidité : r =0.0112 kg/kgas


3. Conditions climatiques :Température intérieure :

Cf confort : i = 25°C

i de 40% à 65% pour une activité

modérée

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