Bilan thermique des bâtiments

Efficacité énergétique 

En physique, l’efficacité énergétique est le rapport entre l’énergie utile produite par un système et l’énergie totale consommée pour le faire fonctionner.

Il s’agit d’utiliser moins d’énergie qu’auparavant pour fournir des services énergétiques équivalents. Nos activités quotidiennes consomment beaucoup d’énergie, qu’il s’agisse de chauffer ou de refroidir des bâtiments, ou d’utiliser des appareils et des services électriques. Le mot « efficacité énergétique » est largement utilisé pour désigner l’ensemble des technologies et pratiques qui permettent simplement d’avoir pour objectif de réduire la consommation d’énergie tout en maintenant des conditions d’utilisation et un confort satisfaisants.

Les trois approches qui soient combinées dans l’efficacité énergétique qui contribuent à obtenir des grands bénéfices :
L’efficacité énergétique passive: Concentré sur l’enveloppe de la maison et l’amélioration de son isolation thermique.
L’efficacité énergétique active : Qui combine une amélioration de rendement énergétique des équipements techniques du bâtiment tels que (chaudière, éclairage, etc.) et une approche systémique et globale de la gestion de l’énergie, centrée sur le contrôle automatisé des énergies du bâtiment en fonction de leurs utilisations.

Énergie 

L’énergie vient du grec Energia « force en action ». Pour les scientifiques, ces thermes indiquent la capacité d’un corps, un système. L’énergie est capable de produire soit de la chaleur, soit un travail à partir d’un mouvement et des ondes électromagnétiques (lumière).

Les énergies fossiles : L’énergie s’est formée il y a des milliers d’années à partir de la substance organiques et elle a été stockée dans la croûte terrestre. Cette énergie n’est pas renouvelable et ne peut pas être produite à l’infini. La combustion des combustibles fossiles entraîne l’émission de CO2 dans l’atmosphère.
Les énergies renouvelables : Les énergies renouvelables sont des énergies inépuisables. Elles proviennent d’éléments naturels. Elles contiennent un ensemble de moyens de produire de l’énergie à partir de sources ou de ressources illimitées, disponibles sans limite de temps ou qui peuvent être reconstituées plus rapidement qu’elles ne sont consommées.

Les différents types d’ENR utilisée dans les bâtiments 

L’énergie éolienne : L’utilisation de l’énergie mécanique produite par les mouvements des différentes masses d’air et de vent se transforme en électricité. Elles consistent en une tour composée de 2 ou 3 pales (de 40 à 100 mètres de diamètre pour les plus grandes). Celles-ci captent l’énergie du vent pour faire tourner un générateur qui nous donne du courant électrique.

Solaire thermique : Le but d’un panneau solaire thermique est de transmettre la chaleur émise par le soleil à un circuit d’eau basale. Les rayons du soleil passent à travers le verre, à l’intérieur d’une plaque absorbante qui vise à capter les rayons infrarouges. Derrière cette plaque chauffante passe un circuit d’eau qui récupère cette chaleur.

Ce circuit alimente ensuite un circuit secondaire qui peut alimenter une maison en eau domestique ou en chauffage.

La circulation de l’eau peut se faire par simple phénomène physique, l’eau chaude est moins dense que l’eau froide. Elle aura donc tendance à rester « en surface » dans le circuit.

Le Solaire Photovoltaïque : Une cellule photovoltaïque est constituée de matériaux semi-conducteurs. Ceux-ci sont capables de transformer l’énergie fournie par le soleil en une charge électrique donc en électricité car la lumière du soleil excite les électrons de ces matériaux. Les matériaux partent de courtes longueurs d’onde jusqu’à une longueur d’onde limite qui est de 1,1 micron pour le silicium.

L’énergie hydraulique : Elle est également considérée comme une énergie propre. Elle est une énergie électrique obtenue par conversion de l’énergie hydraulique des différents flux d’eau (rivières, fleuves …). Elle comprend les grands barrages, les usines à marée.

L’eau est retenue par un barrage, puis transportée vers la centrale électrique par les galeries ou les canaux d’alimentation et les conduites forcées. Lorsqu’elle arrive à la centrale, l’eau actionne la turbine qui entraîne un arbre, qui fait tourner l’alternateur. Celui-ci transforme cette énergie mécanique en électricité. L’eau est ensuite déversée dans la rivière par le canal de fuite.
Le transformateur élève enfin la tension de cette électricité pour permettre son transport par des lignes à haute tension. Petites centrales électriques avec de grands barrages et les usines à marée forment le secteur D’hydraulique, deuxième source d’énergie renouvelable dans le monde entier.

L’énergie géothermique : L’énergie géothermique (du grec « Ge » la terre, « thermie » la chaleur) consiste à capter la chaleur de la croûte terrestre pour produire du chauffage (température inférieure à 90°) ou de l’électricité (température de 90° à 150°).

Le principe est simple. On extrait de l’énergie géothermique contenue dans le sol pour l’utiliser sous forme de chauffage ou pour la transformer en électricité. Il existe un flux géothermique naturel à la surface du globe, il peut être si faible qu’il ne peut être directement capté. Elle est en fait exploitée par la chaleur accumulée dans certaines parties du sous-sol en réalisant un ou plusieurs forages, plus ou moins profondes selon la température souhaitée ou le gradient thermique local.

Les modes de transfert de chaleur

Dans le secteur du bâtiment, les échanges et transferts de chaleur se compose principalement selon 3 modes de transmission :

La conduction: C’est le transfert de chaleur dans un milieu opaque, sans déplacement de matière, sous l’influence d’une différence de température. La propagation de la chaleur par conduction à l’intérieur d’un corps se fait selon deux mécanismes distincts : une transmission par vibrations d’atomes ou de molécules et une transmission par des électrons libres.

La convection :Est le transfert de chaleur d’un corps solide vers un corps gazeux et vice versa. La quantité de chaleur transmise dépend de la différence entre température et entre les éléments, vitesse de l’air et la surface de contact. Par exemple, un mur exposé à un vent froid et puissant, il se refroidira très rapidement.

Le rayonnement :Il s’agit d’un transfert d’énergie électromagnétique entre deux surfaces (même dans le vide). Dans les problèmes conduction, nous prenons en compte le L’énergie et les bâtiments rayonnement entre un solide et le milieu environnant.

Le climat et confort thermique

Le climat

Le climat est l’ensemble des circonstances atmosphériques propres à une région du globe. Il exprime les conditions qui prévalent et est déterminé par différents éléments, leurs combinaisons et leurs interactions. Les éléments du climat:

Le rayonnement solaire: Elle peut être directe ou indirecte (diffuse ou réfléchie). Elle affecte le bâtiment soit directement en pénétrant à l’intérieur par les ouvertures et en chauffant les pièces, soit indirectement en étant absorbée par les murs extérieurs du bâtiment qui diffusent une partie de la chaleur.

La température :La température de l’air est liée à l’ensoleillement, à l’altitude et à la latitude. La température varie fortement entre les zones exposées ou ombragées, le jour et la nuit, le type de sol, le vent, etc. La température de l’air affecte l’évaporation, le rayonnement et le mouvement des masses d’air. La capacité de chauffage et de refroidissement de la surface terrestre est un facteur important qui détermine la température de l’air.

L’humidité :L’atmosphère contient une certaine quantité de vapeur d’eau qui provient de l’évaporation des surfaces et de la transpiration des plantes. La quantité d’eau que l’air peut contenir dépend de la température. Le degré d’humidité influence son choix et la durée de vie des matériaux.

Les précipitations :Une masse d’air suffisamment humide va, en se refroidissant, dépasser la quantité d’eau qu’elle peut contenir, et cet excès se condense en brouillard, en pluie, etc. La fréquence et la quantité des précipitations sont deux données importantes pour l’habitat et le choix des matériaux.

Les vents :Les vents sont des courants créés par la différence entre les zones de haute et de basse pression. La rotation de la terre génère la direction des vents. Les vents peuvent également être générés par la différence de température entre deux surfaces (terre-eau).

Le confort thermique

Le confort est un concept global : chaleur et froid, lumière, bruit, paysage, eau, verdure, prestige  et autres, sont autant d’éléments définissant plusieurs paramètres climatiques, esthétiques, psychologiques du confort. Le confort est aussi le sentiment subjectif qui n’existe pas en soi.
Confort thermique dans l’habitat :Un des rôles du logement est de minimiser ces échanges, c’est-à-dire de protéger le corps humain contre les agressions du climat. Pour cela, le corps humain dispose d’un système de thermorégulation qui lui permet de réguler l’échange de chaleur avec son environnement.

La notion de confort thermique dans un bâtiment est liée non seulement à la qualité des ambiances intérieures, mais aussi à la quantité d’énergie à fournir par les équipements. Dans les environnements bâtis, le confort thermique est une exigence essentielle à laquelle le concepteur doit apporter les réponses nécessaires. Le choix des caractéristiques thermiques de la construction et de ses équipements vise à atteindre, en hiver comme en été, le confort thermique de l’occupant. Ce confort est défini par un certain nombre d’exigences. L’énoncé des exigences doit se présenter sous la forme de combinaisons de valeurs de tous les facteurs qui caractérisent l’atmosphère : température de l’air, températures radiantes (température des murs environnants), vitesse de l’air, humidité de l’air et température du sol.

Facteurs influant sur le confort thermique :Plusieurs facteurs variables interviennent dans la notion de confort. Il y a ceux qui se rapportent à l’individu et d’autres qui se rapportent au climat environnemental.

Les Propriétés et performances d’un matériau isolant

Lors du choix d’un matériau d’isolation, il est avantageux, dans une approche de construction, de ne pas limiter vos critères de sélection aux seules performances thermiques du matériau. Le choix d’un isolant doit être fait sur la base des critères suivants :

Propriétés thermiques :Ils sont généralement décrits par des concepts tels que la conductivité thermique (W/m²K). Peu à peu, on tend vers une description intégrant les propriétés de masse des matériaux isolants. Par exemple, on parle de plus en plus souvent d’effusivité thermique (la racine carrée du produit de la densité, de la conductivité thermique et de la chaleur spécifique du matériau). Elle représente la vitesse à laquelle la température de surface d’un matériau varie, et donc sa capacité à accumuler et à libérer de la chaleur (inertie thermique). Utilisée en combinaison avec la conductivité thermique, cette quantité est intéressante lorsqu’on parle d’isolants solides.

Propriétés techniques :Comportement au feu, perméabilité à la vapeur d’eau, comportement à l’humidité, type d’installation, stabilité dans le temps, isolation acoustique.

Propriétés environnementales :Impact énergétique de la production, du transport, des risques sanitaires, de la maintenance, du traitement en fin de vie (recyclage), etc. Ces propriétés peuvent être identifiées par des données centralisées telles que les écobilans. Ceux-ci mettent en évidence les résultats de l’analyse des différents impacts environnementaux liés aux produits de construction. L’analyse d’impact est transversale, elle intègre l’ensemble du cycle de vie du produit. Parmi les critères analysés, on trouve : les émissions de gaz à effet de serre, la production de gaz acidifiants, l’origine des ressources (renouvelables, non renouvelables), l’économie des ressources, la production de déchets, la toxicité pour l’eau et les êtres humains.

Propriétés économiques :Coût du matériel, de sa mise en œuvre et, selon le cas, de son entretien, en fonction du type d’utilisation et des performances à atteindre. D’autre part, le choix d’un matériau  d’isolation thermique est souvent lié à la réalisation d’une bonne isolation acoustique.

Table des matières

1. Introduction générale 
1.1 Introduction générale
2. Chapitre I : L’énergie et les bâtiments
2.1 Introduction 
2.2 Efficacité énergétique 
2.2.1 L’efficacité énergétique passive
2.2.2 L’efficacité énergétique active
2.3 La transformation du consommateur en consomm-acteur
2.4 Énergie
2.4.1 Les énergies fossiles
2.4.2 Les énergies renouvelables
2.5 Les différents types d’ENR utilisée dans les bâtiments 
2.5.1 L’énergie éolienne
2.5.2 Solaire thermique
2.5.3 Le Solaire Photovoltaïque
2.5.4 L’énergie hydraulique
2.5.5 L’énergie géothermique
2.6 La biomasse
2.7 Consommation d’énergie
2.7.1 La consommation finale mondiale
2.7.2 Consommation d’énergie en Algérie
2.7.3 Consommation par secteur d’activité
2.7.4 Consommation énergétique des logements anciens et récents
2.8 Transfert de chaleur
2.9 Les modes de transfert de chaleur 
2.9.1 La conduction
2.9.2 La convection
2.9.3 Le rayonnement
2.9.4 Notions thermiques
2.10 Le climat et confort thermique
2.10.1 Le climat
2.10.2 Le confort thermique
2.10.3 Confort thermique dans l’habitat
2.10.4 Facteurs influant sur le confort thermique
2.10.5 Facteurs liés aux conditions climatiques
2.10.6 Les stratégies du confort
2.10.7 Les différents types de confort
2.10.8 L’isolation thermique
2.10.9 Les isolants thermiques
2.10.10 Matériau isolant
2.11 Système d’isolation thermique
2.12 Les Propriétés et performances d’un matériau isolant
2.12.1 Propriétés thermiques
2.12.2 Propriétés techniques
2.12.3 Propriétés environnementales
2.12.4 Propriétés économiques
2.13 Les avantages de l’isolation thermique 
2.13.1 Avantage économique
2.13.2 Avantage environnemental
2.13.3 Réduire le niveau de bruit
2.14 Intégrité structurale d’un bâtiment
2.14.1 Protection contre le feu
2.14.2 Les différentes méthodes d’isolation
2.15 Classification des matériaux isolants
2.15.1 Les matériaux biosourcés
2.15.2 Fibres de bois
2.15.3 La laine de mouton
2.15.4 Le chanvre
2.15.5 Les matériaux minéraux
2.15.6 La laine minérale
2.15.7 Les fibragglos
2.15.8 La terre cuite
2.16 Les matériaux synthétiques
2.16.1 Le polystyrène (expansé et extrudé)
2.16.2 Les polyuréthanes
2.17 Réglementation thermique dans le monde
2.17.1 Réglementation thermique Algérienne
2.17.2 Autres réglementations thermiques dans le monde
2.18 Conclusion
3. Chapitre II : Calcule des pertes de chaleur du projet
3.1 Introduction 
3.2 Déperditions calorifiques (Fascicule 1 DTR C3-2)
3.2.1 L’objectif du document
3.2.2 Les bases de calcul
3.3 Présentation du projet
3.3.1 Implantation
3.3.2 Les Caractéristiques géométriques
3.3.3 Les données techniques du bâtiment
3.3.4 Description de la structure
3.4 Déperdition surfaciques par transmission à travers les parois
3.4.1 Le coefficient de transmission surfacique (U)
3.4.2 Le coefficient et la déperdition de transmission surfacique des parois
3.4.3 Le coefficient et la déperdition de transmission surfacique des ouvertures
3.4.4 Déperdition surfaciques par transmission à travers les parois
3.5 Déperdition à travers les ponts thermique 
3.5.1 Les parois p1, p2, p3, p6
3.5.2 Les parois p4, p5
Figure II.12 : Déperdition à travers les ponts thermique entre les murs
3.6 Déperdition à travers les parois en contact avec un local non chauffé 
3.6.1 Les parois p4, p5
3.6.2 Les parois PB
3.7 Déperdition à travers les parois en contact avec le sol 
3.8 Les déperditions par transmission de volume
3.9 Déperditions de référence et vérification
3.9.1 Déperditions de référence
3.10 La vérification
3.10.1 Déperdition par renouvellement d’air
3.10.2 Le débit supplémentaire par infiltration dues au vent
3.11 Déperdition total du volume
3.12 Déperdition de base totale
3.13 La puissance de chauffage installé
3.14 Calcule le Bilan par la méthode Ubat 
3.15 Conclusion 
4. Chapitre III: Calcul des apports calorifiques de bâtiment
4.1 Introduction 
4.2 Apports calorifiques (Fascicule 1 DTR C3-4)
4.2.1 Objet du document
4.2.2 Les bases de calcul des apports thermiques
4.2.3 Les apports calorifiques de bâtiment
4.2.4 Vérification réglementaire
5. Chapitre IV La présentation des résultats obtenus par le logiciel pour l’étude 
5.1 Introduction 
5.2 Présentation du projet
5.2.1 Les données techniques de l’enveloppe
5.2.2 Les données techniques du bâtiment 1ᵉͬ étage
5.2.3 Les données des températures de l’enveloppe
5.2.4 L’orientation
5.3 Présentation des différents éléments constructifs du logement 
5.3.1 Les murs
5.3.2 Les données thermiques de composition de mur
5.3.3 Plancher bas
5.3.4 Plancher haut
5.4 Réglementation et outil de calcul utilisé 
5.5 Les étapes de calcul d’un bilan thermique des bâtiments
5.6 Résultat de calcul d’un bilan thermique des bâtiments par Réta 
projet pfe
Toitures
Murs
Fenêtres
Portes
Planchers
Mur : façade Est
Mur : façade Oust
Mur : façade Sud In
Mur : façade Oust In
Plancher : plancher bas
Mur : façade Sud
Toiture : plancher haut
Fenêtre : fen Est
Fenêtre : fen Ouest
Porte : port Sud In
Porte : port Ouest In
Fenêtre : fen Ouest In
5.7 Comparaison des résultats entre le DTR et RETA 
Remarque
5.8 Conclusion
6. Chapitre V Bilan thermique de chambre froide
6.1 Introduction 
6.2 Bilan thermique de la chambre froide 
6.2.1 Les charges thermiques externes
6.2.2 Les charges thermiques internes
6.3 Les chambres froides positives ou chambre de réfrigération
6.4 Les chambres froides négatives
6.4.1 La congélation
6.4.2 La surgélation
6.5 Bilan frigorifique de chaque chambre froide
6.6 Conclusion
7. Conclusion Général
7.1 Conclusion Général 

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