Maison Écoénergétique selon RT 2012

Contexte : La Réglementation Thermique 2012 (RT 2012)Ensemble de normes en France visant à limiter la consommation énergétique des bâtiments neufs pour le chauffage, la climatisation, l'éclairage, etc..

Cet exercice vous guide à travers les calculs fondamentaux de la thermique du bâtiment pour une maison individuelle simple. L'objectif est de vérifier la performance de son enveloppe en calculant les déperditions thermiques des parois (murs, plancher, fenêtres) et en évaluant l'indicateur clé BbioLe Besoin Bioclimatique. C'est un indicateur de la RT 2012 qui évalue la qualité de la conception du bâti (isolation, orientation, etc.) indépendamment des systèmes de chauffage..

Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à décomposer une paroi en couches, à calculer sa résistance thermique et à agréger les déperditions pour obtenir une vision globale de la performance de l'enveloppe d'un bâtiment.

Objectifs Pédagogiques

Calculer la résistance thermique (R) d'une paroi multi-couches.
Déterminer le coefficient de transmission thermique (U) d'une paroi.
Calculer les déperditions thermiques (H) pour l'ensemble de l'enveloppe.
Comprendre l'impact de l'isolation et des ponts thermiques.

Données de l'étude

On étudie une maison individuelle de plain-pied de 100 m² (10m x 10m) avec une hauteur sous plafond de 2.5m, située à Lille (Zone H1a).

Fiche Technique de l'Enveloppe

Plan et Façades de la Maison

Paroi	Composition (Extérieur -> Intérieur)	Surface
Murs Extérieurs	Enduit (2cm), Parpaing (20cm), Laine de verre (14cm), Plaque de plâtre (1.3cm)	85 m²
Plancher Bas	Béton (20cm), Isolant PSE (10cm), Chape (5cm), Carrelage (1cm)	100 m²
Menuiseries	Double vitrage 4/16/4 Argon, menuiserie PVC	15 m²

Matériau	Conductivité Thermique (λ) en W/(m.K)
Enduit	1.00
Parpaing creux	1.15
Laine de verre	0.032
Plaque de plâtre	0.25
Béton	1.75
Polystyrène Expansé (PSE)	0.038
Chape ciment	1.40
Carrelage	1.50

Questions à traiter

Calculer la résistance thermique totale (R_mur) du mur extérieur.
En déduire le coefficient de transmission thermique (U_mur).
Calculer la résistance thermique totale (R_plancher) et le coefficient (U_plancher) du plancher bas.
Calculer le coefficient de déperdition thermique par transmission (H_t).
Calculer le coefficient de déperdition par renouvellement d'air (H_v) pour une VMC simple flux hygroréglable (débit de 0.2 vol/h).

Les bases de la Thermique du Bâtiment

Pour résoudre cet exercice, nous utiliserons les principes fondamentaux du transfert de chaleur à travers les parois d'un bâtiment.

1. Résistance Thermique (R)
La résistance thermique d'un matériau mesure sa capacité à s'opposer au passage de la chaleur. Pour une couche homogène, elle se calcule en divisant son épaisseur (e) par sa conductivité thermique (λ). \[ R = \frac{e}{\lambda} \quad [\text{m}^2.\text{K/W}] \] Pour une paroi composée de plusieurs couches, les résistances s'additionnent : \(R_{\text{totale}} = R_{\text{si}} + R_1 + R_2 + ... + R_n + R_{\text{se}}\)

2. Coefficient de Transmission (U)
Aussi appelé U-value, il représente la quantité de chaleur qui traverse 1m² de paroi pour une différence de température de 1 Kelvin (ou 1°C). C'est l'inverse de la résistance thermique totale. \[ U = \frac{1}{R_{\text{totale}}} \quad [\text{W/(m}^2.\text{K)}] \]

Correction : Maison Écoénergétique selon RT 2012

Question 1 : Calculer la résistance thermique totale (R_mur) du mur extérieur.

Principe

La chaleur traverse un mur en passant successivement par plusieurs couches (enduit, parpaing, isolant...). Chaque couche oppose une certaine résistance à ce passage. Le concept physique ici est que ces résistances s'additionnent, un peu comme des obstacles en série. Pour connaître la résistance totale du mur, il faut donc sommer la résistance de chaque matériau ainsi que les résistances superficielles qui représentent l'échange de chaleur entre la surface du mur et l'air (intérieur et extérieur).

Mini-Cours

La résistance thermique (R), exprimée en m².K/W, est la mesure clé de la performance d'un isolant. Elle dépend de deux facteurs : l'épaisseur (e) du matériau et sa conductivité thermique (λ). La conductivité thermique (lambda, λ) est une propriété intrinsèque du matériau : plus elle est faible, plus le matériau est isolant (ex: air, laine de verre). La résistance est donc proportionnelle à l'épaisseur et inversement proportionnelle à la conductivité.

Remarque Pédagogique

L'erreur classique est d'oublier les résistances superficielles (\(R_{\text{si}}\) et \(R_{\text{se}}\)). Imaginez que même la meilleure paroi du monde doit échanger de la chaleur avec l'air. Ces résistances modélisent cet échange par convection et rayonnement. Bien que faibles par rapport à un bon isolant, elles sont indispensables pour un calcul réglementaire précis.

Normes

Le calcul des résistances thermiques est encadré par la norme NF EN ISO 6946. C'est cette norme qui définit les valeurs forfaitaires des résistances superficielles d'échange (\(R_{\text{si}}\) et \(R_{\text{se}}\)) en fonction de la direction du flux de chaleur (horizontal, ascendant, descendant) et des conditions de ventilation.

Formule(s)

Formule de la résistance d'une couche

R = \frac{e}{\lambda}

Formule de la résistance totale d'une paroi composite

R_{\text{totale}} = R_{\text{se}} + \sum_{i=1}^{n} \frac{e_i}{\lambda_i} + R_{\text{si}}

Hypothèses

Pour ce calcul, on fait les hypothèses suivantes :

Le flux de chaleur est unidimensionnel et perpendiculaire à la paroi.
Les matériaux sont homogènes et leurs propriétés thermiques sont constantes.
Il n'y a pas de pont thermique au sein de la paroi étudiée (on les traitera séparément).

Donnée(s)

On reprend les données du tableau de l'énoncé et on ajoute les valeurs forfaitaires des résistances superficielles pour un flux horizontal :

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Résistance superficielle intérieure	\(R_{\text{si}}\)	0.13	m².K/W
Résistance superficielle extérieure	\(R_{\text{se}}\)	0.04	m².K/W

Astuces

Pour vérifier rapidement un calcul, souvenez-vous que dans un mur bien isolé, la résistance de l'isolant doit représenter plus de 80% de la résistance totale. Si ce n'est pas le cas, il y a probablement une erreur dans vos calculs ou la paroi est très mal conçue !

Schéma (Avant les calculs)

Composition du mur

Calcul(s)

Résistance de l'enduit

R_{\text{enduit}} = \frac{0.02 \, \text{m}}{1.00 \, \text{W/(m.K)}} = 0.020 \, \text{m}^2.\text{K/W}

Résistance du parpaing

R_{\text{parpaing}} = \frac{0.20 \, \text{m}}{1.15 \, \text{W/(m.K)}} = 0.174 \, \text{m}^2.\text{K/W}

Résistance de l'isolant (Laine de verre)

R_{\text{isolant}} = \frac{0.14 \, \text{m}}{0.032 \, \text{W/(m.K)}} = 4.375 \, \text{m}^2.\text{K/W}

Résistance de la plaque de plâtre

R_{\text{platre}} = \frac{0.013 \, \text{m}}{0.25 \, \text{W/(m.K)}} = 0.052 \, \text{m}^2.\text{K/W}

Résistance totale du mur

\begin{aligned} R_{\text{mur}} &= R_{\text{se}} + R_{\text{enduit}} + R_{\text{parpaing}} + R_{\text{isolant}} + R_{\text{platre}} + R_{\text{si}} \\ &= 0.04 + 0.020 + 0.174 + 4.375 + 0.052 + 0.13 \\ &= 4.791 \, \text{m}^2.\text{K/W} \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Profil de température à travers le mur

Réflexions

Le résultat de 4.79 m².K/W est une très bonne performance for a wall. On remarque que la laine de verre (\(R=4.375\)) contribue à plus de 91% de la résistance totale, ce qui confirme son rôle primordial. Les autres couches (parpaing, plâtre) ont un impact isolant très faible en comparaison.

Points de vigilance

Attention aux unités ! Les épaisseurs sont souvent données en centimètres (cm) mais doivent être converties en mètres (m) pour le calcul. Une erreur d'un facteur 100 est vite arrivée.

Points à retenir

Pour calculer la performance d'une paroi, il faut décomposer le problème : 1. Identifier toutes les couches. 2. Calculer la résistance de chaque couche (\(R = e/\lambda\)). 3. Sommer toutes les résistances, sans oublier les résistances superficielles \(R_{\text{si}}\) et \(R_{\text{se}}\).

Le saviez-vous ?

Le concept de résistance thermique en bâtiment est analogue à la loi d'Ohm en électricité (\(U=RI\)). Ici, la différence de température est la "tension", le flux de chaleur est le "courant", et la résistance thermique est... la "résistance". Cette analogie aide à comprendre pourquoi les résistances s'additionnent en série.

FAQ

Résultat Final

La résistance thermique totale du mur est \(R_{\text{mur}} = 4.79 \, \text{m}^2.\text{K/W}\).

A vous de jouer

Si l'on remplaçait la laine de verre par un isolant en polyuréthane (\(\lambda = 0.022 \, \text{W/m.K}\)) de même épaisseur (14cm), quelle serait la nouvelle résistance du mur ?

Question 2 : En déduire le coefficient de transmission thermique (U_mur).

Principe

Le coefficient de transmission thermique U est l'inverse mathématique de la résistance thermique R. Tandis que R mesure la capacité à *résister* au passage de la chaleur (on veut un R grand), U mesure la facilité avec laquelle la chaleur *passe* à travers la paroi (on veut un U petit). C'est la valeur la plus utilisée dans les réglementations et par les fabricants pour comparer les performances.

Mini-Cours

Le coefficient U, exprimé en W/(m².K), a une signification physique directe : c'est la puissance (en Watts) qui traverse un mètre carré de paroi pour chaque degré Kelvin (ou Celsius) de différence de température entre l'intérieur et l'extérieur. Par exemple, un mur avec U = 0.21 W/(m².K) perdra 0.21 Watts pour chaque m² si la différence de température est de 1°C.

Remarque Pédagogique

Ne confondez jamais U et R. C'est une erreur fréquente. Retenez : **R** comme **R**ésistance, on la veut la plus **G**rande possible. **U** comme... "fuite" (un moyen mnémotechnique), on le veut le plus petit possible. Les deux racontent la même histoire de performance, mais d'un point de vue opposé.

Normes

La RT 2012 ne fixe pas de valeur U maximale stricte pour chaque paroi, mais elle impose une performance globale via le coefficient Bbio. Cependant, pour atteindre les exigences du Bbio, les valeurs U des parois opaques dans les constructions neuves se situent généralement entre 0.18 et 0.25 W/(m².K).

Formule(s)

Formule du coefficient de transmission thermique

U_{\text{mur}} = \frac{1}{R_{\text{mur}}}

Hypothèses

Le calcul de U repose sur la même hypothèse que le calcul de R : la paroi est considérée comme homogène, sans ponts thermiques intégrés. Le coefficient U calculé est donc un \(U_c\) (coefficient de la partie courante).

Donnée(s)

La seule donnée nécessaire est le résultat de la question précédente.

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Résistance thermique du mur	\(R_{\text{mur}}\)	4.791	m².K/W

Astuces

Pour avoir un ordre d'idée, un simple vitrage a un U d'environ 5.8 W/(m².K), un double vitrage standard environ 2.8, et un triple vitrage performant peut descendre sous 0.8. Notre mur est donc bien plus isolant qu'une excellente fenêtre !

Schéma (Avant les calculs)

Relation entre Résistance (R) et Transmission (U)

Calcul(s)

Calcul du coefficient U du mur

\begin{aligned} U_{\text{mur}} &= \frac{1}{4.791 \, \text{m}^2.\text{K/W}} \\ &= 0.2087 \, \text{W/(m}^2.\text{K)} \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Comparaison de Performance

Réflexions

Une valeur de U ≈ 0.21 W/(m².K) est un excellent résultat pour un mur en construction neuve RT 2012. Cela indique que la paroi est très performante et limitera fortement les déperditions de chaleur en hiver. C'est le signe d'une conception thermique efficace pour l'enveloppe opaque.

Points de vigilance

Attention à ne pas arrondir la valeur de R avant de calculer U. Utilisez la valeur la plus précise possible (4.791) pour le calcul de l'inverse afin d'éviter les erreurs d'arrondi qui peuvent sembler minimes mais qui, multipliées par de grandes surfaces, peuvent devenir significatives.

Points à retenir

La performance d'une paroi est caractérisée par son coefficient U, qui est l'inverse de sa résistance totale R. Un U faible signifie une paroi très isolante. C'est la valeur de référence pour comparer les produits et les systèmes constructifs.

Le saviez-vous ?

Le terme "U-value" est un héritage du système de mesure impérial anglo-saxon. En Europe, on parle plus volontiers de "coefficient de transmission thermique", mais la lettre U est restée l'abréviation universelle, consacrée par les normes internationales (ISO).

FAQ

Résultat Final

Le coefficient de transmission thermique du mur est \(U_{\text{mur}} \approx 0.21 \, \text{W/(m}^2.\text{K)}\).

A vous de jouer

Un client souhaite une isolation moins chère et vous propose une laine de verre de 10cm (\(R_{\text{isolant}} = 3.125 \, \text{m}^2.\text{K/W}\)). Quel serait le nouveau coefficient U du mur ?

Question 3 : Calculer R_plancher et U_plancher.

Principe

Le principe de calcul pour le plancher bas est rigoureusement le même que pour le mur : il s'agit d'une paroi composite dont il faut additionner les résistances thermiques de chaque couche (y compris les résistances superficielles) pour obtenir la résistance totale, puis en prendre l'inverse pour trouver le coefficient U.

Mini-Cours

Pour un plancher bas sur terre-plein ou sur vide sanitaire, le flux de chaleur est descendant. Les normes thermiques (ISO 6946) spécifient des résistances superficielles différentes pour ce cas. Cependant, pour simplifier cet exercice et rester cohérent, nous conserverons les mêmes valeurs que pour les murs (\(R_{\text{si}}=0.13\) et \(R_{\text{se}}=0.04\)), ce qui est une approximation courante dans les calculs préliminaires.

Remarque Pédagogique

Faites attention à la composition du plancher. Contrairement à un mur, il inclut souvent une chape et un revêtement de sol (ici, du carrelage). Bien que leur contribution à l'isolation soit très faible, il ne faut pas les oublier dans le calcul pour être rigoureux.

Normes

La réglementation RT 2012 exige une performance minimale pour les planchers bas. Bien qu'il n'y ait pas de Umax strict, les valeurs cibles pour être conforme se situent généralement en dessous de 0.25 W/(m².K) pour les planchers sur vide sanitaire ou terre-plein.

Formule(s)

Formule de la résistance totale du plancher

R_{\text{plancher}} = R_{\text{se}} + \sum R_{\text{couches}} + R_{\text{si}}

Formule du coefficient de transmission du plancher

U_{\text{plancher}} = \frac{1}{R_{\text{plancher}}}

Hypothèses

On garde les mêmes hypothèses que pour le mur : flux unidimensionnel, matériaux homogènes, et absence de ponts thermiques dans la partie courante du plancher.

Donnée(s)

On utilise les données de l'énoncé pour le plancher bas.

Couche	Épaisseur (m)	λ (W/m.K)
Béton	0.20	1.75
Isolant PSE	0.10	0.038
Chape	0.05	1.40
Carrelage	0.01	1.50

Schéma (Avant les calculs)

Composition du plancher bas

Calcul(s)

Résistance du béton

R_{\text{beton}} = \frac{0.20}{1.75} = 0.114 \, \text{m}^2.\text{K/W}

Résistance de l'isolant (PSE)

R_{\text{isolant}} = \frac{0.10}{0.038} = 2.632 \, \text{m}^2.\text{K/W}

Résistance de la chape

R_{\text{chape}} = \frac{0.05}{1.40} = 0.036 \, \text{m}^2.\text{K/W}

Résistance du carrelage

R_{\text{carrelage}} = \frac{0.01}{1.50} = 0.007 \, \text{m}^2.\text{K/W}

Résistance totale du plancher

\begin{aligned} R_{\text{plancher}} &= R_{\text{se}} + R_{\text{beton}} + R_{\text{isolant}} + R_{\text{chape}} + R_{\text{carrelage}} + R_{\text{si}} \\ &= 0.04 + 0.114 + 2.632 + 0.036 + 0.007 + 0.13 \\ &= 2.959 \, \text{m}^2.\text{K/W} \end{aligned}

Coefficient de transmission du plancher

\begin{aligned} U_{\text{plancher}} &= \frac{1}{2.959} \\ &= 0.338 \, \text{W/(m}^2.\text{K)} \end{aligned}

Réflexions

Le coefficient U du plancher est de 0.34 W/(m².K). Cette valeur est plus élevée que celle du mur (0.21), ce qui signifie que le plancher est moins isolant. C'est principalement dû à une épaisseur d'isolant plus faible (10cm de PSE contre 14cm de laine de verre). Le résultat reste acceptable mais pourrait être optimisé.

Points de vigilance

Ne soyez pas surpris par les très faibles résistances thermiques des couches "dures" comme le béton, la chape ou le carrelage. Leur rôle est structurel ou esthétique, pas thermique. Leur impact sur le R total est négligeable par rapport à l'isolant.

Points à retenir

La méthode de calcul de la performance d'une paroi est universelle : R total = somme des R de chaque couche. Que ce soit un mur, un plancher ou une toiture, le principe reste le même.

Le saviez-vous ?

Le polystyrène expansé (PSE), utilisé ici, est composé à 98% d'air. C'est l'air emprisonné dans de petites billes qui lui confère ses excellentes propriétés isolantes. C'est l'un des isolants les plus utilisés pour les planchers en raison de sa bonne résistance à la compression.

FAQ

Résultat Final

\(R_{\text{plancher}} \approx 2.96 \, \text{m}^2.\text{K/W}\) et \(U_{\text{plancher}} \approx 0.34 \, \text{W/(m}^2.\text{K)}\).

A vous de jouer

Pour améliorer la performance, on passe à 14cm d'isolant PSE (\(\lambda=0.038\)). Quel est le nouveau coefficient U du plancher ?

Question 4 : Calculer le coefficient de déperdition thermique par transmission (H_t).

Principe

Le coefficient H_t (en W/K) représente la totalité des pertes de chaleur par transmission à travers l'enveloppe du bâtiment (murs, plancher, fenêtres, etc.). Il ne s'agit plus de la performance d'une seule paroi (en W/m².K), mais de la déperdition globale du bâtiment. On l'obtient en additionnant les déperditions de chaque élément, qui sont calculées en multipliant le U de l'élément par sa surface.

Mini-Cours

Une part cruciale des déperditions vient des **ponts thermiques**. Ce sont des zones de faiblesse dans l'isolation, des "autoroutes à calories", situées aux jonctions entre les parois (ex: mur/plancher, mur/fenêtre). On les quantifie par un coefficient linéique \(\Psi\) (psi) en W/(m.K). La déperdition du pont thermique est alors \(\Psi \times L\), où L est sa longueur.

Remarque Pédagogique

Pensez au H_t comme au "score de déperdition" global de votre bâtiment. Chaque paroi contribue à ce score en fonction de sa performance (U) et de sa taille (A). L'objectif d'un bon concepteur est de minimiser ce score en jouant sur l'isolation (U faible) et en traitant les ponts thermiques (\(\Psi\) faible).

Normes

La RT 2012 ne fixe pas de limite pour H_t, mais ce coefficient est une composante essentielle du calcul du Bbio. Un H_t faible est indispensable pour obtenir un bon Bbio. Les règles de calcul des ponts thermiques sont détaillées dans le Fascicule 5 des Règles Th-U.

Formule(s)

Formule générale du coefficient de déperdition par transmission

H_t = \sum_{p} (U_p \times A_p) + \sum_{l} (\Psi_l \times L_l)

Donnée(s)

On reprend les résultats précédents et les données de l'énoncé :

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
U mur	\(U_{\text{mur}}\)	0.21	W/(m².K)
Surface mur	\(A_{\text{mur}}\)	85	m²
U plancher	\(U_{\text{plancher}}\)	0.34	W/(m².K)
Surface plancher	\(A_{\text{plancher}}\)	100	m²
U fenêtre	\(U_w\)	1.4	W/(m².K)
Surface fenêtres	\(A_w\)	15	m²
Pont thermique mur/plancher	\(\Psi\)	0.60	W/(m.K)
Longueur pont thermique	L	40	m

Schéma (Avant les calculs)

Sources de déperditions par transmission

Calcul(s)

Déperditions par les murs

\begin{aligned} D_{\text{murs}} &= U_{\text{mur}} \times A_{\text{mur}} \\ &= 0.21 \times 85 \\ &= 17.85 \, \text{W/K} \end{aligned}

Déperditions par le plancher

\begin{aligned} D_{\text{plancher}} &= U_{\text{plancher}} \times A_{\text{plancher}} \\ &= 0.34 \times 100 \\ &= 34.00 \, \text{W/K} \end{aligned}

Déperditions par les fenêtres

\begin{aligned} D_{\text{fenetres}} &= U_{w} \times A_{w} \\ &= 1.4 \times 15 \\ &= 21.00 \, \text{W/K} \end{aligned}

Déperditions par les ponts thermiques

\begin{aligned} D_{\text{ponts}} &= \Psi \times L \\ &= 0.60 \times 40 \\ &= 24.00 \, \text{W/K} \end{aligned}

Coefficient total de déperdition par transmission

\begin{aligned} H_t &= D_{\text{murs}} + D_{\text{plancher}} + D_{\text{fenetres}} + D_{\text{ponts}} \\ &= 17.85 + 34.00 + 21.00 + 24.00 \\ &= 96.85 \, \text{W/K} \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Répartition des Déperditions par Transmission

Réflexions

Le H_t total est de 96.85 W/K. Cela signifie que pour chaque degré d'écart entre l'intérieur et l'extérieur, la maison perd près de 97 Watts par ses parois. L'analyse du graphique montre que le plancher (35%) et les ponts thermiques (25%) sont les plus gros postes de déperdition, malgré une surface plus faible pour les ponts. Cela souligne l'importance cruciale de bien traiter ces jonctions.

Points de vigilance

L'erreur la plus commune est d'oublier les ponts thermiques. Ils peuvent représenter 20 à 30% des déperditions totales d'une maison ! Les ignorer fausse complètement le bilan thermique et mène à un sous-dimensionnement du chauffage.

Points à retenir

La déperdition globale par transmission (H_t) est la somme des déperditions de chaque élément de l'enveloppe. Pour chaque élément, la déperdition est sa performance (U ou Ψ) multipliée par sa dimension (Surface A ou Longueur L).

Le saviez-vous ?

La "chasse aux ponts thermiques" est devenue un enjeu majeur avec les bâtiments basse consommation. On utilise des caméras infrarouges pour les visualiser : les zones de ponts thermiques apparaissent en rouge/jaune sur l'écran, montrant la chaleur qui s'échappe.

FAQ

Résultat Final

Le coefficient de déperdition par transmission est \(H_t = 96.85 \, \text{W/K}\).

A vous de jouer

Si on utilise des rupteurs de ponts thermiques plus performants (\(\Psi = 0.30\) W/m.K), quel devient le nouveau H_t ?

Question 5 : Calculer le coefficient de déperdition par renouvellement d'air (H_v).

Principe

Un bâtiment doit être ventilé pour assurer une bonne qualité de l'air intérieur. Ce processus consiste à extraire l'air vicié et à le remplacer par de l'air neuf venant de l'extérieur. En hiver, cet air neuf est froid et doit être réchauffé. H_v (en W/K) représente la puissance nécessaire pour réchauffer cet air. C'est une perte de chaleur inévitable et nécessaire.

Mini-Cours

La déperdition par ventilation dépend de deux choses : le débit d'air renouvelé (\(Q_v\) en m³/h) et la capacité de l'air à stocker de la chaleur (sa capacité thermique volumique, environ 0.34 Wh/m³.K). Le débit lui-même dépend du volume du logement et du taux de renouvellement horaire imposé par le système de ventilation (VMC).

Remarque Pédagogique

Ne sous-estimez pas les pertes par ventilation ! Dans une maison très bien isolée (avec un H_t faible), les déperditions par renouvellement d'air (H_v) peuvent représenter une part très importante (parfois plus de 30%) des pertes totales. C'est pourquoi les systèmes de VMC double flux avec récupération de chaleur sont si intéressants.

Normes

L'arrêté du 24 mars 1982 relatif à l'aération des logements fixe les débits d'air minimaux à extraire dans les pièces de service (cuisine, salle de bain, WC). La RT 2012, elle, valorise les systèmes de ventilation performants (comme les VMC hygroréglables) qui adaptent le débit à l'occupation réelle, réduisant ainsi H_v.

Formule(s)

Formule du coefficient de déperdition par ventilation

H_v = 0.34 \times Q_{v} \quad [\text{W/K}]

Formule du débit de ventilation

Q_v = \text{Taux de renouvellement horaire} \times \text{Volume du logement}

Hypothèses

On suppose que le taux de renouvellement d'air de 0.2 vol/h est une moyenne lissée sur la journée pour le système de VMC simple flux hygroréglable. On suppose également que le bâtiment a une étanchéité à l'air conforme à la RT 2012, limitant les infiltrations parasites.

Donnée(s)

On a besoin du volume du logement et du taux de renouvellement.

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Surface	S	100	m²
Hauteur	h	2.5	m
Taux de renouvellement	n	0.2	vol/h
Capacité thermique de l'air	\(c_{\text{air}}\)	0.34	Wh/(m³.K)

Schéma (Avant les calculs)

Principe du renouvellement d'air

Calcul(s)

Calcul du volume habitable

\begin{aligned} V &= S \times h \\ &= 100 \, \text{m}^2 \times 2.5 \, \text{m} \\ &= 250 \, \text{m}^3 \end{aligned}

Calcul du débit d'air moyen \(Q_v\)

\begin{aligned} Q_v &= n \times V \\ &= 0.2 \, \text{h}^{-1} \times 250 \, \text{m}^3 \\ &= 50 \, \text{m}^3\text{/h} \end{aligned}

Calcul du coefficient de déperdition \(H_v\)

\begin{aligned} H_v &= 0.34 \times Q_v \\ &= 0.34 \times 50 \\ &= 17.0 \, \text{W/K} \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Part des déperditions totales

Réflexions

Une déperdition de 17 W/K par la ventilation représente environ 15% des déperditions totales (\(H_t + H_v = 96.85 + 17 = 113.85\) W/K). C'est une part non négligeable. Ce chiffre montre l'efficacité d'une VMC hygroréglable qui module les débits, car une VMC autoréglable classique aurait un H_v bien plus élevé.

Points de vigilance

Attention à la constante 0.34 ! Elle est en Wh/(m³.K). Comme le débit est en m³/h, le "h" s'annule et le résultat est bien en W/K. C'est un point qui prête souvent à confusion. Ne pas la confondre avec la chaleur massique de l'air.

Points à retenir

Les pertes par ventilation (H_v) sont inévitables pour la salubrité du logement. Elles se calculent en multipliant le débit d'air moyen par la capacité thermique de l'air (0.34). Le choix d'un système de VMC performant est clé pour les minimiser.

Le saviez-vous ?

Une VMC double flux peut récupérer jusqu'à 90% de la chaleur de l'air extrait pour préchauffer l'air neuf entrant. Dans notre cas, le H_v pourrait chuter de 17 W/K à moins de 2 W/K, un gain énergétique considérable !

FAQ

Résultat Final

Le coefficient de déperdition par renouvellement d'air est \(H_v = 17.0 \, \text{W/K}\).

A vous de jouer

Si la maison avait une hauteur sous plafond de 3m (Volume = 300 m³), quel serait le nouveau H_v (en gardant le même taux de 0.2 vol/h) ?

Outil Interactif : Impact de l'Isolation

Utilisez les curseurs pour voir comment l'épaisseur de l'isolant des murs et la performance des fenêtres influencent les déperditions thermiques totales (H_t + H_v).

Paramètres d'Entrée

Épaisseur isolant mur (cm) 14 cm

Performance Fenêtres U_w (W/m².K) 1.4 W/m².K

Résultats Clés

U_mur (W/m².K) -

Déperditions Totales (W/K) -

Quiz Final : Testez vos connaissances

1. Si on double l'épaisseur d'un isolant, sa résistance thermique...

Est divisée par deux
Double
Ne change pas

2. Un coefficient U élevé signifie que la paroi est...

Très isolante
Étanche à l'air
Peu isolante

3. Les déperditions par renouvellement d'air (H_v) dépendent principalement...

Du volume du bâtiment et du système de ventilation
De l'isolation des murs
De l'orientation de la maison

Conductivité thermique (λ): Capacité d'un matériau à conduire la chaleur. Plus λ est faible, plus le matériau est isolant.
Pont thermique (Ψ): Zone localisée dans l'enveloppe du bâtiment où la résistance thermique est affaiblie (ex: liaison mur-plancher).