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Le calcul de la demande de chaleur pour le chauffage
est une nécessité pour la justification thermique des
bâtiments au moment de la demande d'autorisation de construire.
Ce calcul se fait à l'aide du bilan thermique mensuel.
Applications
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Optimisation
Outil d'aide à la conception, décision, dans la
phase d'avant projet:
- implantation
- géométrie, ouvertures
- dessin des détails constructifs
- choix des matériaux
- objectifs énergétiques
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Vérification
Outil de vérification et d'audit:
- Comparaison entre demande de chaleur théorique et consommations
relevées permettent de détecter un éventuel
dysfonctionnement du bâtiment.
- Etude de potentiels d'amélioration thermique lors de
rénovations
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Comparaison
- Comparer avec d'autres bâtiments (de référence)
- Comparer avec des valeurs cibles / limites
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Justification
Calcul obligatoire pour la demande d'autorisation de construire
(SIA 380/1).
Conditions:
- Le logiciel doit être certifié
- Les formulaires de sortie doivent correspondre aux directives
de la crde (voir http://www.crde.ch)
- Justification par les performances ponctuelles ou globales
- Respect des valeurs-limite
Démarche MINERGIE (voir http://www.minergie.ch) |
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Sources: cours ASTEC
2003, peter gallinelli |
Logiciels
EnerCAD
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Environnement interactif de conception
thermique destiné aux architectes et ingénieurs
Calcul du bilan thermique conformément à la Norme
SIA 380/1 édition 2001 et EN 832. Intègre de nombreux
assistants et outils d'aide à la conception. Visualisation
des résultats en temps réel.
Permet la justification thermique au choix par les performances
globales ou ponctuelles.
Logiciel certifié pour la justification thermique.
Site Internet >>> http://www.enercad.ch |
LESO-sai
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Logiciel de calcul du bilan thermique
selon SIA 380/1
Calcul du bilan thermique conformement à la Norme SIA
380/1 édition 2001 et EN 832 pour bâtiments multizone.
Logiciel certifié pour la justification thermique.
Site Internet>>> http://lesosai.e4tech.com |
ECOTECT
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Calcul de la charge thermique chaleur
et froid pour un bâtiment mutlizone
Interface graphique 3D d'un accès facile permettant une
modélisation rapide et divers calculs thermiques selon
la 'Admittance method' du CIBSE.
Le moteur de visualisation est très attrayant. Le modèle
peut être exporté vers les logiciels de dessin 3D
courants.
Outre l'évaluation de la charge de chaud/froid, le logiciel
fournit une multitude de renseignements complémentaires.
Ne propose pas de sortie pour la justification thermique SIA.
Site Internet>>> http://www.squ1.com |
Equipements de mesure
La mesure du bilan thermique est relativement complexe
et nécessite l'intervention d'un appareillage de mesure complet:
- Compteur(s) de chaleur pour l'énergie de chauffage (primaire,
secondaire)
- Anémomètres et thermomètres pour établir
la part des pertes par ventilation
- Thermomètres pour la température ambiante intérieure
et extérieure
- Pyranomètre ou accès à des données météo
proches du lieu de mesure
- Fluxmètre pour valider la qualité thermique des éléments
d'enveloppe
Malgré ces mesures, il restera des inconnues,
dues notamment au comportement des occupants:
- Fonctionnement des stores
- Ouverture des portes et fenêtres
- Infiltrations d'air non contrôlées
- Pertes de distribution de chaleur
La complexité augmente encore quand le bâtiment
est équipé de systèmes thermiques actifs (ventilation
double-flux, pompes à chaleur, puits canadiens, stockages de
chaleur plus ou moins importants, divers autres systèmes ...)
Cette complexité fait qu'en dehors de l'appréciation
globale de consommation par le relevé des compteurs, il est très
difficile de mesurer individuellement les flux thermiques à travers
le bâtiment.
Théorie
Bilan thermique
Source: cours de physique du bâtiment,
Willi Weber |
Analogie hydraulique
Les flux thermiques à travers le bâtiment sont comparables
aux écoulements d'eau à travers les fuites d'un
récipient.
Afin de maintenir le niveau d'eau = confort à l'intérieur,
il est nécessaire d'alimenter en eau = chaleur. |
Source: Cours SIA 380/1 - crde, eig |
Optimisation
Par analogie hydraulique:
- minimiser les fuites = pertes
- utiliser au mieux les apports gratuits (pluie = gains solaires,
occupants, appareils électriques)
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Source: Cours SIA 380/1 - crde, eig; (d'après DIAS - dictionnaire) |
Demande de chaleur
Différence entre pertes de chaleur et apports 'gratuits'
utiles (seulement une partie des apports 'gratuits' sont utilisables). |
Source: Norme SIA 380/1 édition 2001 |
Diagramme des flux
Le bilan thermique selon la norme SIA 380/1 s'intéresse
au flux thermiques à travers l'enveloppe du bâtiment
(zone en bleu) et écarte la production d'eau chaude sanitaire
et les problèmes liés à la production de
chaleur pour le chauffage. Cette méthode s'adresse donc
directement à l'architecte. |
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Source: EnerCAD
- Bilans thermiques pour chaque mois
- Saison de chauffage au centre du graphique
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Bilan thermique
Situation d'équilibre entre les pertes et les apports
de chaleur.
Pertes de chaleur:
Apports de chaleur:
- gains solaires utilisables
- gains internes utilisables
(personnes, appareils)
- chaleur fournie par
l'installation de chauffage
La norme SIA 380/1 édition 2001 qui s'appuie sur le norme
européenne ISO 13790 (anciennement EN 832), prévoit
le calcul d'un bilan pour chaque mois. |
Grandeurs nécessaires pour le calcul
| Les quantités |
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| Les propriétés
thermiques |
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Les conditions
de voisinage
Il s'agit de différencier le mileu voisin
de l'élément d'enveloppe considéré:
- contre air extérieur (météo)
- contre espace non-chauffé
- contre espace chauffé
- contre le terrain
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Source: Cours SIA 380/1 - crde, eig;
EnerCAD |
Bibliographie
- Norme SIA 380/1, "Performance thermique des bâtiments",
édition 2001
- Documentation SIA D0170, "L'énergie thermique dans le
bâtiment, Guide d'utilisation de la norme SIA 380/1, édition
2001", SIA 2002
- Norme SIA 180, "Isolation thermique et protection contre l'humidité
dans les bâtiments", édition 1999
- Norme SIA 416, "Surfaces et volumes des bâtiments et
aménagements extérieurs - Définitions",
édition 1993
- SN EN ISO 13790, "Performance thermique des bâtiments
- Calcul des besoins d'énergie pour le chauffage", 1999
(anciennement EN 832)
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