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CONTROLE PCE6 : ENVELOPPE ET VENTILATION - Année 2019/2020

Vendredi 15 novembre 2019 – Durée : 2h

Sans document – Calculatrice Collège autorisée uniquement

Questions de cours (5 points)

1. Expliquez pourquoi la température sèche n’est pas forcément la température ressentie par le

corps humain dans un local. (1.5 pts)

2. Qu’appelle-t-on la température de rosée et dans quel cas l’utilise-t-on. (1 pt)

3. Lorsqu’on chauffe un local, pourquoi les occupants peuvent-ils ressentir une sensation d’air

sec ? Expliquez à l’aide du diagramme de l’air humide ci-dessous : (1.5 pts)

4. Qu’utilise-t-on pour limiter le transfert d’humidité dans les parois et éviter la condensation ?

Quel rôle joue cet élément ? (1 pt)

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Exercice 1 : Etude du risque de condensation dans une paroi à ossature bois (6

points)

On cherche à évaluer le risque de condensation dans le mur de la paroi à ossature bois dont la

composition en partie courante est indiquée ci-dessous.

Composition du mur de l’intérieur vers l’extérieur :

Dénomination Epaisseur

(cm)

Conductivité λ

(W/m.K)

Perméabilité Π

(kg.m-1.s-1.Pa-1)

Sd [m]

Plaque de plâtre BA13 1.3 0,25 2 * 10-11

Lame d’air non ventilée 5 1.85*10-10

Pare-vapeur négligeable 100

Fibre de bois 20 0.04 3*10-10

Panneaux OSB 1 0,13 3.5*10-12

Pare-pluie négligeable 10

Lame d’air ventilé Non considéré

Bardage extérieur Non considéré

La lame d’air entre le pare-pluie et le bardage étant ventilée, le pare-pluie est directement soumis

aux conditions extérieures. (La lame d’air ventilée et le bardage extérieur ne seront donc pas

considérés dans les calculs).

Ti

Tse Tsi Te

T2 T1 T3

Pvi Pve

Laine de bois Lame

d’air BA13 OSB

Pare-vapeur

Pare-pluie

Pv1 Pv21 Pv22 Pv4 Pv3

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Pour le calcul, on se place dans les conditions hivernales suivantes :

Intérieur : Ti=19°C ; HRi = 70%

Extérieur : Te=-5°C ; HRe= 90%

Profil de Pv :

1. Calculer la résistance totale Rvaptot au transfert de vapeur et le flux surfacique de vapeur dans

la paroi multicouche.

Rappel : Sd est l’épaisseur de lame d’air qui donne la même résistance à la vapeur Rvap .

Ainsi : air

dvap

Π

SR =

avec Πair = 1.85*10-10 kg.m-1.s-1.Pa-1

2. Déterminer le profil de pression de vapeur dans la paroi. (Les résultats seront présentés dans

un tableau.)

Profil de Pvs :

Dans la lame d’air, l’air est supposé immobile mais il existe un échange par rayonnement entre les 2

parois de part et d’autre de la lame d’air. On prendra un Réq = 0,18 m².K/W prenant en compte la

conduction et le rayonnement de cette lame d’air.

3. Déterminer le profil de température et de pression de vapeur saturante dans la paroi. (Les

résultats seront présentés dans un tableau)

Les valeurs des résistances superficielles se trouvent en annexe 1 et les valeurs de Pvs seront prises

dans le tableau en annexe 2 en arrondissant la valeur de température au degré inférieur.

4. Y a-t-il risque de condensation superficielle ? Dans la masse ? Vous justifierez les réponses.

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Annexe 1 : Valeurs des résistances superficielles

Annexe 2 : Valeurs des pressions de vapeur saturante en fonction de la température

T [°C] Pvs [Pa] T [°C] Pvs [Pa]

-10 260 6 935

-9 284 7 1002

-8 310 8 1074

-7 338 9 1149

-6 368 10 1229

-5 402 11 1313

-4 438 12 1404

-3 476 13 1498

-2 518 14 1600

-1 563 15 1706

0 611 16 1819

1 658 17 1939

2 706 18 2066

3 759 19 2199

4 814 20 2339

5 873

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Exercice 2 : Calcul des déperditions d’une maison individuelle (9 points)

On se propose de calculer la puissance de chauffage totale nécessaire dans une maison individuelle

de plain-pied de type T3 située en centre-ville de Toulouse possédant 2 chambres, un séjour, une

cuisine indépendante, un WC et une Salle de bain. La ventilation est de type VMC double flux.

Conditions climatiques :

• Température extérieure de base Text = -5°C

• Température intérieure à maintenir Tint = 19°C

Caractéristiques de l’enveloppe :

- Murs extérieurs de l’espace chauffé (y compris celui séparant l’espace chauffé du garage)

composés de maçonnerie courante ép. 30cm et isolés par l’intérieur (et mur séparant

l’espace chauffé du garage) de résistance thermique globale : R = 4 m².K/W

- Plancher sur vide sanitaire de résistance thermique globale- R = 4,2 m².K/W

- Toiture-terrasse avec entrevous béton ép.25cm isolés par l’extérieur de résistance thermique

globale - R = 6 m².K/W

- Double vitrage peu émissif (joints de haute qualité) des fenêtres F et portes fenêtres PF - Uw

= 1.5 W/m².K

- Porte d’entrée (joints de haute qualité) - U = 1.8 W/m².K

Coefficient de réduction de température du vide sanitaire : b = 0.9

Coefficient de réduction de température du garage : b = 0.9

1000

1000

Porte entrée

100*215

F1

120*160

PF1-160*215

HSP =2,7m

F2

120*160

PF2 –

160*215

Porte garage

200*240

230

Espace Chauffé garage

Figure 2: Vue en plan de la maison – les dimensions (en cm) sont

données au nu intérieur des parois

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Catalogue des linéiques :

- Liaison plancher bas/mur : Ψ=0,46 W/m.K

- Liaison plancher haut/mur : Ψ=0,04 W/m.K

- Liaison mur/mur angle sortant : Ψ=0,02 W/m.K

- Liaison seuil de porte : Ψ=0,18 W/m.K.

- Liaison appui de fenêtre : Ψ=0,06 W/m.K

1. Calculer le coefficient de déperdition HT,i [W/K] de la maison individuelle (espace chauffé).

L’ensemble des données (coefficient de transmission, surface, etc…) nécessaires au calcul de HT,i sera

rassemblé dans un tableau.

La ventilation est assurée par une VMC double flux avec récupérateur d’efficacité 84%.

Par ailleurs, la perméabilité du logement est caractérisée par un taux horaire d’infiltration n50=1,8 h-1.

2. Calculer le coefficient de déperdition par la ventilation mécanique et par les infiltrations Hv,i

[W/K]. Détaillez et justifiez vos calculs.

3. En déduire la puissance utile de la chaudière à installer pour assurer le chauffage de la

maison.

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Annexe 3 : Extrait norme NF EN 12831 pour détermination des déperditions par

renouvellement d’air

Le coefficient nominal de déperdition par renouvellement d'air, HV,i, d'un espace chauffé (i) se

calcule comme suit :

Hv,i = Qv,i. ρ. Cp [W/K]

où :

• Qv,i est le débit d'air dans l'espace chauffé (i), en mètres cubes par seconde (m³/s) ;

• ρ est la masse volumique de l'air à θint,l, en kilogrammes par mètre cube (kg/m³) ; ρair = 1.2

kg/m3

• Cp est la capacité calorifique massique de l'air à θint,i en kilojoules par kilogramme et par

kelvin (kJ/(kg·K)). Cp = 1020 J/kg.°C

avec : Qv,i = Qvinf,i . + Qvsu,i . fv,i [m3/h]

• Qvinf,i est le débit d'infiltration d'air dans l'espace chauffé (i), en mètres cubes par heure

(m³/h) ;

• Qvsu,i est le débit d'air introduit dans l'espace chauffé (i), en mètres cubes par heure (m³/h) ;

• fv,i est le facteur de réduction de température, donné par :

fv,i = (θint,i-θsu,i) / (θint,i-θe)

• θsu,i est la température de l'air introduit dans l'espace chauffé (i), (en provenance du système

central de chauffage de l'air, d'un espace voisin chauffé ou non chauffé, ou de

l'environnement extérieur), en degrés Celsius (°C). En cas d'utilisation d'un système de

récupération de chaleur, on peut calculer θsu,i à partir de l'efficacité du système de

récupération de chaleur. θsu,i peut être supérieur ou inférieur à la température de l'air

intérieur.

Détermination du débit de ventilation Qvsu,i et efficacité de l’échangeur Double-Flux :

eint,i

esu,i

maxP

PE

θθθθ

−−

==

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Tableau 1 - Débit extraits minimum devant pouvoir être extrait dans les pièces de service

Détermination du débit d’infiltration d’air Qvinf,I :

Qvinf,i = 2. Vi . n50 . ei . ɛi

• n5o est le taux horaire de renouvellement d'air (h-1), résultant d'une différence de pression

de 50 Pa entre l'intérieur et l'extérieur du bâtiment, y compris l'effet des entrées d'air ;

• ei est le coefficient d'exposition ;

• εi est le facteur correctif de hauteur, prenant en compte l'augmentation de la vitesse du vent

avec la hauteur de l'espace considéré au-dessus du niveau du sol.

Tableau 2 – Valeurs par défaut de ei

Tableau 3 – Valeurs par défaut de ɛ

ei