Bilan thermique de construction

Définition de l’énergie

«Energie» est un mot d’origine latine énergie, qui veut dire «puissance physique qui permet d’agir et de réagir». L’énergie est capable de produire soit de la chaleur, soit de travaille, soit tous les deux, qui sont nécessaire pour notre vie.

La définition de l’énergie est vague, à une acceptation large suivant les différents domaines ou on se trouve :

Par rapports aux physiciens ; l’énergie est la puissance matérielle du travail. Par rapports aux économistes ; C’est la quantité de l’énergie mécanique commercialisée ; C’est-à-dire l’ensemble des sources et des formes d’énergie susceptibles d’utilisation massive, aussi bien pour produire de la chaleur que pour actionner des machines.

Vu qu’elle est indispensable au confort, L’énergie peut s’introduire dans l’architecture à travers deux axes principaux :

Le coût énergétique «initial» de la construction à partir du coût énergétique des matériaux et de la construction.

Le coût énergétique «vécu» de la consommation du au chauffage, climatisation, éclairage et alimentation.

Le besoin d’énergie dans le bâtiment

Le besoin brut du bâtiment est la quantité d’énergie nécessaire pour maintenir, pendant une période de temps donné, un climat intérieur convenable et satisfaire les prestations du bâtiment (eau chaude, cuisson, éclairage, chauffage, climatisation).

Dans le bâtiment, le maintien d’un confort thermique agréable semble s’opposer aux recherches d’économie d’énergie, d’où, on ne pourra répondre à cette apparente contradiction que par une  conception « globaliste » du bâtiment. Pour se faire, il faut posséder de bonnes notions sur les paramètres climatiques, l’inertie thermique des bâtiments et leur localisation.

Cette approche du besoin d’énergie de chauffage et de climatisation renvoie trois facteurs explicatifs: Le besoin en température ; est un besoin de climat intérieur, caractérisé par la température intérieure moyenne (qui explique principalement de façon quantitative le besoin d’énergie de chauffage ou climatisation) ce besoin en température est, un besoin «social» ;

Les caractéristiques physiques du logement qui interviennent de façon prépondérante dans la création du besoin d’énergie sont le volume et le degré d’isolation.

D’autres caractéristiques importantes telles que l’exposition au soleil, au vent, le vitrage qu’on doit prendre en considération dès la conception et l’implantation ; Le climat du site, qui détermine la période du besoin. Le besoin d’énergie se traduit par la demande d’énergie finale, par exemple les besoins de chaleur pour le chauffage d’une maison donnent naissance à une demande d’électricité, du fuel-oil ou de gaz.

Les types d’énergie renouvelable utilisée dans les bâtiments

Le renouvelable se décline en plusieurs familles tel que le solaire, l’éolien et la géothermie : L’énergie du soleil : Les bâtiments peuvent être conçus pour tirer profit de l’action de chauffage et d’éclairage du soleil de manière à réduire la consommation d’énergie. Les techniques “passives” visent ainsi à exploiter l’énergie solaire au moyen de grandes fenêtres, placées côté sud dans les régions nordiques, et de murs qui stockent la chaleur.

L’énergie solaire est beaucoup utilisée pour chauffer l’eau, surtout dans les régions méditerranéennes. Un chauffe-eau solaire consiste en un panneau à travers lequel l’eau se réchauffe en circulant. Un tel système peut fournir de l’eau chaude sanitaire ou alimenter un circuit de chauffage central. À plus grande échelle, le solaire thermique a été mis en œuvre dans des réseaux de chauffage urbain.

Le Solaire Photovoltaïque :L’énergie photovoltaïque utilise également le rayonnement solaire, mais le transforme directement en électricité. La lumière du soleil peut directement être transformée en électricité par des panneaux photovoltaïques.

Le Solaire Thermique :L’énergie solaire thermique consiste à capter le rayonnement solaire pour élever la température d’un objet. L’emploi de l’énergie solaire thermique s’effectue directement pour chauffer de l’eau sanitaire par exemple, avec un chauffe-eau solaire, ou encore des fours solaires .

Au sein de l’énergie solaire, il faut différencier le solaire photovoltaïque et le solaire thermique. Le premier permet de produire de l’électricité. La conversion directe de l’énergie solaire en électricité se fait par l’intermédiaire d’un matériau semi-conducteur comme le silicium. L’élément de base est la photovoltaïque et le produit commercial s’appelle un module photovoltaïque. Le deuxième permet de produire de la chaleur (à basse, moyenne ou haute température). Les applications les plus répandues sont Celles concernant le bâtiment comme la production d’eau chaude sanitaire. La conversion du rayonnement solaire en chaleur se fait grâce au capteur solaire thermique.

L’énergie du vent (l’éolien) :Le principe de L’énergie éolienne est d’utilisation de l’énergie mécanique produite par les mouvements des différentes masses d’air et vent. Cette énergie transforme l’énergie mécanique en électricité, ou autre énergie. Des champs d’éoliennes fonctionnant comme une petite centrale. Ils produisent de l’électricité qui sera consommée sur place.

L’énergie de la terre (la géothermie) :Le principe de La géothermie est d’utiliser la chaleur naturelle provenant des nappes aquifères présentes dans le sol pour fournir un système durable de chauffage pour les bâtiments. Si cette énergie géothermique peut être à l’origine de chaleur, elle permet également de produire de l’électricité, moyennant l’utilisation de turbines

Le climat

Le Climat se définit par le temps. Le climat est l’ensemble des phénomènes météorologiques qui caractérisent l’état moyen de l’atmosphère en un lieu donné.

Le Climat varie selon l’espace, modifie longuement l’environnement et influence les activités de l’être humain. Il est le résultat de l’interaction de certains facteurs, incluant la température, la vapeur d’eau, le vent, les radiations solaire et les précipitations dans un endroit particulier et à travers une période de temps.

Eléments utiles du climat : Les principaux éléments climatiques à considérer dans la conception urbaine en générale et lors de la conception d’un bâtiment en particulier, et qui influent sur le confort humain sont : Le soleil (radiations); La température; L’humidité; Le vent; Les précipitations (pluies, neiges.).

Les Ponts thermiques

Un pont thermique est constitué par toute discontinuité dans la couche isolante. C’est tout endroit où la résistance thermique présente une faiblesse. Au voisinage d’un pont thermique, les lignes de flux se resserrent. Les isothermes se déforment en s’écartant les unes des autres. Les lignes de flux restent néanmoins perpendiculaires aux isothermes. Ces ponts inutiles, mais peuvent être sources de dégâts : moisissures, taches de poussière.

Les composants d’enveloppe assurant l’isolation thermique (murs, plafonds et planchers, ainsi que les fenêtres et les portes) doivent envelopper entièrement le volume chauffé. Les espaces non chauffés peuvent être inclus dans le volume chauffé. Les jardins d’hiver et vérandas doivent être l’objet d’une attention particulière. Les ponts thermiques entraînent des déperditions de chaleur supplémentaires par rapport aux déperditions à travers les parois du bâtiment. Dans un bâtiment non isolé, les ponts thermiques représentent de faibles déperditions (en général inférieures à 15 %) car les déperditions totales par les parois sont très élevées. En revanche, dès lors que les parois sont fortement isolées, le pourcentage de déperditions dû aux ponts thermiques devient important. Il est de plus de 30 %. Mais, les déperditions globales sont très faibles. Les principaux ponts thermiques d’un bâtiment se situent aux jonctions des façades et planchers, façades et refends, façades et toitures, façades et planchers bas. Le mode de construction choisi doit permettre d’éviter autant que possible les ponts thermiques.

Les ponts thermiques résiduels doivent toujours être pris en compte dans le calcul du coefficient de transmission thermique.

Table des matières

Introduction générale
Chapitre 1 :L’énergie, climat et le confort thermique
1.1 Introduction
1.2 Définition de l’énergie
1.3 Le besoin d’énergie dans le bâtiment
1.4 Les types d’énergie renouvelable utilisée dans les bâtiments
1.5 Consommation d’énergie
1.6 Consommation énergétique des logements anciens et récents
1.7 Classification énergétique des bâtiments (1.4.2)
1.8 Le climat
1.9 Le confort thermique
1.10 Conclusion
Chapitre 2 :Notions sur la thermique de bâtiment
2.1 Introduction
2.2 Mode de transfert de chaleur
2.3 DEPERDITIONS THERMIQUES
2.4 Les Ponts thermiques
2.5 Déperditions thermiques à travers les ouvertures
2.6 Conductivité thermique
2.7 Résistance thermique R
2.8 Inertie thermique
2.9 Conclusion
Chapitre 3 :Calcul réglementaire des déperditions thermiques.et les apports calorifiques
3.1 Introduction
3.2 Déperditions calorifiques « Fascicule 1 » DTR C3-2
3.3 Apports calorifiques « Fascicule 1 » DTR C3-4
3.4 Conclusion
Chapitre 4 :Présentation du logiciel et du projet
4.1 Partie I : Présentation du logiciel
4.2 Présentation du projet
4.3 Réglementation et outil de calcul utilisé
Chapitre 5 :Résultat du logiciel
5.1 Introduction
5.2 Les étapes de calcul d’un bilan thermique des bâtiments
5.3 Calcul de la résistance thermique et le coefficient K de maison moderne
5.4 CONCLUSION
Chapitre 6 :Discussion et présentation des solutions
6.1 Introduction
6.2 Les résultats de logiciel pour les deux cas étudiés
6.3 Les sources de déperdition de chaleur
6.4 Les solutions pour une isolation optimale
6.5 Les deux méthodes d’isolation
6.6 Les différents types d’isolants thermiques en Algérie
6.7 Les solutions proposées pour la rénovation de notre maison ancienne
6.8 Les résultats
6.9 Comparaison des résultats des types d’isolations
6.10 Comparaison entre maison isolé et non isolé
6.11 Conclusion
Conclusion

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