Le sous-systeme des besoins de chauffage du logement

Le sous-système des besoins de chauffage du logement 

Le système sectoriel des besoins de chauffage permet d’obtenir une estimation des besoins de chauffage annuels d’un logement en fonction de l’année de construction des bâtiments . En fonction des données spécifiques au type de bâtiment, il sera possible d’identifier la période de construction qui nécessite un effort de chauffage important.

Le calcul préliminaire, les variables et les relations mathématiques proviennent de la méthode de calcul de l’APUR (Atelier Parisien d’Urbanisme) et du Diagnostic de Performance Énergétique (3CL-DPE, version 1.3) modifiée à la suite d’un arrêté du 17 octobre 2012. Les besoins de chauffage Bch en kWh/m²/an représentent la quantité de chauffage dont a besoin le logement pour maintenir une situation de confort pendant la période de chauffage.

La finalité du calcul s’obtient par la multiplication du coefficient de besoins annuels de chauffage BV et des degrés heures de chauffage DH, le tout rapporté à la surface du logement Sh. La valeur des degrés heures DH est donnée par l’intégrale de la différence de température entre l’intérieur (fixée à 19 °C) et l’extérieur (variable) pour toute la durée de la période de chauffage. À Paris, DH est estimé à 62 10³ °C.h.

Le coefficient de besoins annuels Bv divise le système en deux branches distinctes que sont les déperditions thermiques représentées par le coefficient thermique de déperditions GV, et les apports gratuits représentés par le coefficient F. Ce dernier minore le résultat BV grâce aux apports de chaleur liés à l’insolation et à l’occupation des locaux (appareils électriques, lumières).

Le logement bénéficie d’apports thermiques gratuits qui minorent les besoins de chaleur. Ces apports thermiques sont représentés par le coefficient d’apports thermiques F, qui dépend d’une valeur intermédiaire notée X, pondérée par le coefficient d’inertie n. Le coefficient n traduit l’inertie du bâtiment, qui peut varier de légère à moyenne, lourde ou très lourde selon les caractéristiques de parois (plancher haut, plancher bas et parois verticales). La valeur X réunit quant à elle l’expression des apports gratuits matérialisés par les apports internes ou les apports solaires.

Les consommations électriques sont prises en compte dans la facture en tant que dépenses d’énergie électrique, mais entrent également dans le système des besoins de chauffage en tant qu’apports gratuits, relatifs à l’utilisation des appareils. Les apports liés à l’énergie solaire sont également à considérer dans le calcul et sont exprimés par le produit de l’ensoleillement Iv reçu par une paroi verticale exposée au Sud et la « surface transparente Sud équivalent » Sse, définie comme la paroi fictive exposée au Sud, totalement transparente et sans ombrage, qui provoquerait les mêmes apports solaires que la totalité des parois du logement (DPE 2012).

L’ensoleillement varie selon la localisation géographique du logement. À Paris, la valeur de Iv est égale à 410 kWh/m — (APUR, 2007).

La détermination de la surface Sud équivalent exige une précision importante, puisque le calcul se fait en sommant les valeurs de Sse pour chaque paroi vitrée du logement (DPE 2012). On injecte dans l’expression la surface vitrée Svit, le facteur de transmission solaire de la paroi Fts qui représente la proportion d’énergie solaire incidente, le facteur d’ensoleillement ou effet de masque Fei qui dépend de l’environnement dans lequel est situé le logement, et le coefficient d’exposition de la paroi C1.

??? = (????1 + ????2) ∗ ??? ∗ ??? ∗ ?1 (5)

Les déperditions thermiques 

Les déperditions par les parois DP et les déperditions par renouvellement d’air DR sont les deux types de pertes de chaleur prises en compte.

?? = ?? + ?? (6)

Les déperditions par conduction par les parois en W/K sont dépendantes de l’aire de chaque paroi et de leur coefficient de transmission thermique U exprimé en W/m²/K. On distingue les parois opaques (murs) et les parois transparentes (vitrages).

?? = ?? ∗ ?? + ???? 1 ∗ ???? 1 + ????2 ∗ ???? 2 (7)

Les parois transparentes sont caractérisées par leur surface Svit, ainsi que par leur conductance thermique Uvit en W/m²K. La conductance thermique du vitrage dépend des caractéristiques de la paroi vitrée (simple, double, triple vitrage), de son épaisseur et du gaz utilisé à l’intérieur du vitrage. La conductance thermique et le pourcentage de surfaces vitrées seront donc différents pour chaque bâtiment, dépendant directement du type et de l’année de construction de l’édifice (APUR 2007a) .

Les déperditions thermiques par renouvellement d’air DR se forment par convection. Dans la méthode utilisée, celles-ci dépendent du volume habitable Vh en m3 multiplié par la ventilation du logement rapporté au volume habitable Qv en 1/h et de la chaleur volumique de l’air (constante égale à 0,34, exprimée en Wh/m3/K).
?? = 0.34 ∗ ?ℎ ∗ ?? (9)

Le volume habitable sera fixe pour chaque calcul, afin d’obtenir des résultats pour un volume similaire, à partir de la hauteur h en m et de la surface habitable Sh en m². Un coefficient de pondération est fixé à 0,85 afin de prendre en compte le volume habitable et non le volume total du logement.
?ℎ = 0.85 ∗ ℎ ∗ ?ℎ (10)

Table des matières

INTRODUCTION
METHODE
LE SYSTEME GLOBAL
LE SOUS-SYSTEME DES BESOINS DE CHAUFFAGE DU LOGEMENT
Les apports gratuits
Les déperditions thermiques
Détermination des variables leviers
HYPOTHESES DE TRAVAIL
Profil du ménage retenu pour le calcul
Affectation d’un type de logement
Choix de l’énergie de chauffage
Les ponts thermiques
La réhabilitation du logement
APPLICATIONS
SITUATION DES MENAGES AVANT LA REHABILITATION THERMIQUE
Simulation du taux d’effort énergétique sur les constructions les plus énergivores (1945-1967)
SITUATION DES MENAGES APRES LA REHABILITATION THERMIQUE
Simulation du taux d’effort énergétique après réhabilitation sur les constructions les plus énergivores (1945-1967)
COMPARAISON DES GAINS ECONOMIQUES ENTRE DEUX SCENARIOS
DISCUSSION
CONCLUSION
REFERENCES

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