Overblog Suivre ce blog
Editer l'article Administration Créer mon blog
Le blog de soso/ Construction maison  bois

Comment estimer la consommation d'une maison ?

9 Novembre 2010 , Rédigé par soso Publié dans #Coef. Thermiques

But de cet article

Acquérir la capacité de calculer sa consommation énergétique pour le chauffage de son habitation.

Il s’agit d’une estimation. Un bureau d’étude thermique est apte à modéliser plus finement les pertes.

En aucun cas ce modèle ne peut faire valoir qu’un bâtiment est éligible au label Bâtiment Basse Consommation (BBC) ou autre label.

 Le modèle ci-dessous ne tient pas compte :

-          Des gains dus au chauffage du soleil

-          Des pertes dues aux fuites d’air de la construction

-          Tous les petits ponts thermiques, difficiles à modéliser. Seule une mesure sur le bâtiment permet d’en tenir compte.

Dans le cas de notre construction, le calcul estimatif, sans tenir compte des trois points

précédemment énoncés, avait une différence de 75 kW.h/m²/an à 78 kW/m²/an.

On peut après ces estimations, augmenter l’isolation de sa maison, ou en changer la forme pour en réduire la surface si les pertes sont trop importantes. Pour satisfaire aux normes telles que Bâtiment Basse Consommation, Passiv Haus, Minergie, …

On peut après ces estimations, augmenter l’isolation de sa maison, ou en changer la forme pour en réduire la surface si les pertes sont trop importantes. Pour satisfaire aux normes telles que Bâtiment Basse Consommation, Passiv Haus, Minergie, …

Les grandeurs physiques

Un peu de physique d’abord !

 

Description

Unité physique

Commentaires

U

Conductivité thermique

W/m²/°C

Conductivité pour une épaisseur qu’on ne peut plus faire varier.

R

Résistance thermique

m².C°/W

Résistance aux pertes thermiques d’un mur, d’une fenêtre, d’un toît par exemple.

L’inverse de la ligne ci-dessus

Lambda

Conductivité intrinsèque d’un matériau

W/m/°C

Conductivité applicable à un matériau comme le bois, le béton, le verre, la laine de roche ou la ouate de cellulose.

Puissance

 

kW

Energie consommée par seconde

Energie

 

kW.h

La vraie unité est le Joule. 1 Joule = 1 kW.seconde. Mais le kW.heure est pratique pour nos calculs

3600 kW.s = 1 kW.h

 

Consommation par unité de surface annuelle

kW.h/m²/an

 

 

Relations entre grandeurs physiques

U=1/R

U=lambda/e 

 où e : épaisseur en mètres. Plus on agrandit l’épaisseur d’isolant, moins la chaleur est conduite.

ou bien R = e/lambda

P = Puissance Perdue = U x S x dT 

 où S est la surface, dT est la différence de température entre intérieur et extérieur

Energie Perdue = P x dt

 où dt est un intervalle de temps (en secondes ou en heures selon que l’on veut des kW.s = Joules ou des kW.h, plus utiles dans le calcul de consommation de la maison) de mesure des pertes

 Quelques conseils dans les calculs

Ne pas oublier:

- les facteurs 1000 dans les conversions de W  en kW;

- les facteur 3600 dans les conversions de secondes en heures.

 

Quelques exemples de  grandeurs

Les grandeurs ci-dessous sont indicatives et sont données à titre d’exemple.

 

Conductivité : U ( kW/m²/°C)

Résistance ( m².°C/kW)

Fenêtre triple Vitrage

0.6 – 0.8

1.66 - 1.25

Bonne Fenêtre double vitrage

0.8 – 1.3

1.25 – 0.77

Moins bonne fenêtre double vitrage

1.4 – 1.8

0.71 – 0.55

Mur d’une maison passive

0.1

10

Mur d’un bâtiment BBC

0.2

5

Mur de 20cm, maison non isolée aggloméré creux en ciment

3.5

0.28

  

Les grandeurs varient pour un matériau, surtout en fonction de la densité du matériau. Exemple: un bois à masse volumique dense, conduit plus la chaleur.

Matériau

Lambda ( W/m/°C )

Bois

0.13 – 0.18

Panneau de fibre de bois

0.07 – 0.18

Plâtre

0.18 – 0.56

Plaque de carton-plâtre

0.25

Béton

1.15 – 2.0

Béton armé

2.3 – 2.5

Laine de verre

0.031 – 0.060

Laine de roche

0.034 – 0.060

Polystyrène expansé

0.032-0.048

Fibre de cellulose

0.060 – 0.065

Panneaux de fibre de bois

0.044 – 0.110

 

Source : http://www.bfe.admin.ch/php/modules/publikationen/stream.php?extlang=de&name=de_549834039.pdf

Dans ce document en allemand vous trouverez de manière plus précise et complète les données utilisées dans les précédents tableaux. Je crois qu’il existe une version de ce document en français. Si quelqu’un a l’URL, merci de me l’indiquer.

 

Calcul de la conductivité/résistance thermique d’un mur composite

Face à une fenêtre dont le U est déjà calculé, tout est déjà fait.

Mais face à un mur composite constitué de laine de roche, de fibre de bois, de plaques de plâtres ( et aussi de bardage bois, de parpaings, …), comment faire ?

Il faut calculer les résistances de chaque portion (Voir ci –dessus). Elles sont proportionnelles à l’épaisseur de matériau et les additionner.

Rtotal = Rlaine de roche + Rfibre de bois + R plaques de platre +Rautre matériau du mur

 

Méthode pour une portion de batiment

Pour connaître les pertes, il faut utiliser les formules  de puissance et d’énergie. Voir ci-dessus… qui nécessitent de connaître la surface de perte et la différence de température. Cette dernière est un peu délicate à obtenir, car elle varie en fonction du mois en cours

Intégration de la différence de température extérieur/intérieur

Plutôt que de calculer mois par mois la différence de température, on peut utiliser une température moyenne durant la période de chauffage.

Exemple : je veux un intérieur à 18°C. La moyenne de la température extérieure sur les 6 mois de chauffage est 7°C.

D’où dT = 18 – 7  =11°C

Vous trouverez sur ce site de nombreuses températures, mensuelles, ville par ville : http://www.levoyageur.net/climat-FRANCE.html

 

Calcul étape par étape

Dans tout l’exemple illustré par des captures d’écran, il faut observer ce qui édité à chaque étape dans la feuille Excel, et bien repérer les lignes et les colonnes. L’application des formules précédemment vues est décomposée pour l’isolant fibre de bois (Colonne C). C’est exactement le même procédé pour l’apport d’isolation des autres matériaux qui sont logés dans des épaisseurs différentes du même mur (Colonnes D et E).

La prise en compte de l’ensemble des matériaux est faite dans la colonne H.   

Calcul du U

Ici lambda nous est donné, l’épaisseur du matériau est connue. C’est une simple application d’une formule précédemment vue. Dans le cas d’une fenêtre ou d’une porte,  si le U était donné, on remplirait la cellule C23. On déduirait alors R car R=1/U. C’est R qui est utilisé dans la suite des calculs.

Observez bien les cellules qui sont surlignées de bleu, vert, utilisées pour les calculs

  01-tableau détail de la conductivité

 

Calcul de R

R=1/U

  02-tableau détail de la résistance

 

Calcul du Rtotal ( sur l’ ensemble du mur )

Rtotal = R1+R2 + … RN

   03-tableau-detail-RTotal.png

 

Calcul du U total

Il ne faut surtout  pas sommer les U. C’est  plus compliqué que cela !

Il suffit de sommer les R et inverser la somme.

Utotal = 1/Rtotal

   04-tableau-detail-UTotal.png

 

Calcul de l’énergie sur une période de chauffage

On a calculé la surface des murs dont on veut calculer les pertes en dans la cellule I23.

En J23, on utilise la variable Degré_heures. Pour être sincère je la tire d’une étude d’un Bureau d’Etude Thermique. C’est le produit de la durée de chauffe (en heures) x dT ( différence de température extérieure/intérieure moyenne sur la même période ). La division par 1000 c’est pour obtenir des kW plutôt que des W.

  05-tableau-detail-Energie.png  

 

Intégration de l’ensemble des surfaces du batiment

Ce qu’on a fait pour un ensemble de murs au RdC, il faut la faire pour toutes les surfaces de l’habitation en communication avec l’extérieur. Il faut ensuite additionner les pertes.

  11-total pertes- détail somme énergie

 

Déduction de la consommation par m² /an

A partir de la consommation totale de l’habitation, on peut calculer la consommation annuelle/m², bien pratique pour avoir une idée si le bâtiment a une chance d’être éligible BBC.

  12-total pertes- détail énergie parUdS

 

Notes

Dans l’exemple précédent, je n’ai pas forcément inclus chaque couche du mur. Certaines n’apportent quasiment rien en terme d’isolation. Libre à vous d’en tenir compte dans votre bâtiment.

Pour raffiner le modèle, il faut déduire la surface des fenêtres, portes, ouvrants de la surface des murs. Par contre les pertes sur une fenêtre, même de bonne qualité sont en général nettement plus importantes que sur une surface de mur équivalente.

   

Télécharger un exemple au format Excel

 

Partager cet article

Repost 0
Pour être informé des derniers articles, inscrivez vous :

Commenter cet article