Analyse des Besoins de Chauffage

Exercice : Analyse des Besoins de Chauffage

Analyse des Besoins de Chauffage d'un Pavillon

Contexte : Le calcul des déperditions thermiquesLes pertes de chaleur d'un bâtiment vers l'extérieur en hiver. Elles sont exprimées en Watts (W) et servent à dimensionner la puissance de chauffage..

Pour assurer le confort des occupants et optimiser la consommation d'énergie, il est essentiel de dimensionner correctement l'installation de chauffage d'un bâtiment. Cela passe par un calcul précis des déperditions thermiques, c'est-à-dire des pertes de chaleur vers l'extérieur. Cet exercice vous guidera à travers les étapes clés du calcul réglementaire pour une maison individuelle simple.

Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à quantifier les différentes sources de pertes de chaleur (murs, fenêtres, ponts thermiques, ventilation) pour déterminer la puissance totale que le système de chauffage devra fournir par temps très froid.


Objectifs Pédagogiques

  • Identifier et quantifier les déperditions par transmission à travers les parois (surfaciques).
  • Calculer l'impact des ponts thermiquesZones de faiblesse dans l'enveloppe d'un bâtiment où l'isolation est rompue, créant des pertes de chaleur localisées importantes (ex: jonction mur/plancher). sur les pertes totales.
  • Évaluer les déperditions liées au renouvellement d'airLe processus de remplacement de l'air intérieur vicié par de l'air extérieur neuf, essentiel pour la qualité de l'air mais source de pertes de chaleur..
  • Déterminer la puissance de chauffage totale nécessaire pour maintenir une température de confort.

Données de l'étude

On étudie un pavillon de plain-pied situé à Hénin-Beaumont (Zone climatique H1). L'objectif est de calculer la puissance de chauffage à installer pour maintenir une température de confort intérieure de 20°C lorsque la température extérieure atteint son minimum de base.

Fiche Technique
Caractéristique Valeur
Localisation Hénin-Beaumont (Zone H1)
Température intérieure de consigne (\(T_{\text{int}}\)) 20 °C
Température extérieure de baseLa température minimale de référence pour une région donnée, utilisée pour les calculs de déperditions maximales. Pour la zone H1 en France, elle est de -9°C. (\(T_{\text{base}}\)) -9 °C
Volume habitable chauffé (V) 300 m³
Plan simplifié du pavillon (12m x 10m)
12 m 10 m Fenêtre Nord Fenêtre Nord Fenêtre Ouest Porte-fenêtre Sud Surface au sol = 120 m²
Élément de l'enveloppe Coefficient U (W/m².K) Surface A (m²) ou Longueur L (m)
Murs extérieurs (isolés) 0.25 100 m²
Fenêtres (double vitrage) 1.40 18 m²
Toiture (combles isolés) 0.18 120 m²
Plancher bas sur terre-plein 0.22 120 m²
Pont thermique Plancher/Mur Ψ = 0.60 W/m.K 44 m
Pont thermique Fenêtre/Mur Ψ = 0.28 W/m.K 50 m

Questions à traiter

  1. Calculer les déperditions thermiques par transmission surfacique (à travers les parois).
  2. Calculer les déperditions thermiques par les ponts thermiques (linéiques).
  3. Calculer les déperditions par renouvellement d'air (volumiques), pour un taux de 0.5 volume/heure.
  4. Déterminer la puissance totale des déperditions du pavillon.
  5. Quelle est la puissance de chauffage minimale à installer, en appliquant une surpuissance de 20% ?

Les bases de la thermique du bâtiment

Les déperditions thermiques d'un bâtiment (\(P_{\text{dép}}\)) représentent la somme de toutes les pertes de chaleur vers l'extérieur. Elles se composent de trois postes principaux :

1. Déperditions surfaciques (\(\Phi_{S}\))
Elles correspondent à la chaleur qui traverse les parois opaques (murs, toiture, plancher) et vitrées (fenêtres). Elles dépendent de la surface de chaque paroi, de sa qualité d'isolation (coefficient U) et de la différence de température. \[ \Phi_{S} = \left( \sum (U_i \cdot A_i) \right) \cdot (T_{\text{int}} - T_{\text{base}}) \]

2. Déperditions linéiques (\(\Phi_{L}\))
Elles sont dues aux ponts thermiques, qui sont des zones de faiblesse de l'isolation. On les calcule avec un coefficient linéique Ψ et la longueur du pont thermique. \[ \Phi_{L} = \left( \sum (\Psi_j \cdot L_j) \right) \cdot (T_{\text{int}} - T_{\text{base}}) \]

3. Déperditions par renouvellement d'air (\(\Phi_{V}\))
Elles correspondent à la chaleur nécessaire pour réchauffer l'air neuf qui entre dans le bâtiment pour la ventilation. \[ \Phi_{V} = 0.34 \cdot V \cdot n \cdot (T_{\text{int}} - T_{\text{base}}) \] Où 0.34 est le coefficient volumique de l'air en W/m³.K.


Correction : Analyse des Besoins de Chauffage d'un Pavillon

Question 1 : Calculer les déperditions thermiques par transmission surfacique.

Principe

La première étape consiste à quantifier la chaleur qui s'échappe à travers l'ensemble de l'enveloppe du bâtiment (murs, fenêtres, toit, sol). Chaque matériau a une résistance thermique différente, que l'on représente par le coefficient U. Plus U est faible, meilleure est l'isolation.

Mini-Cours

La chaleur se transmet toujours du chaud vers le froid. En hiver, la chaleur intérieure fuit vers l'extérieur à travers les parois par conduction (à travers les matériaux solides) et par convection (via les mouvements d'air à la surface). Le coefficient U (en W/m².K) synthétise la capacité d'une paroi à laisser passer cette chaleur. Il est l'inverse de la résistance thermique totale (R) de la paroi. Une paroi multicouche aura une résistance R qui est la somme des résistances de chaque couche.

Remarque Pédagogique

Pour ne rien oublier, abordez le calcul de manière systématique : listez toutes les parois en contact avec l'extérieur ou un local non chauffé. Créez un tableau avec les colonnes : Paroi, Coefficient U, Surface A, et le produit U x A. Cela structure votre pensée et limite les erreurs.

Normes

Ce type de calcul est encadré par des normes et réglementations, comme la méthode Th-BCE de la réglementation thermique française (RT2012 ou RE2020) ou la norme européenne EN 12831. Ces textes définissent les conditions de calcul (températures de base, etc.) pour garantir des résultats homogènes.

Formule(s)

Formule générale des déperditions surfaciques

\[ \Phi_{S} = \left( \sum (U_i \cdot A_i) \right) \cdot (T_{\text{int}} - T_{\text{base}}) \]
Hypothèses

Pour ce calcul, on admet plusieurs hypothèses simplificatrices :

  • Le régime de transfert de chaleur est stationnaire (les températures ne varient pas dans le temps).
  • Les températures intérieure et extérieure sont uniformes sur toutes les surfaces.
  • Les matériaux sont considérés comme homogènes.
Donnée(s)

On reprend les données de l'énoncé pour les surfaces (A) et les coefficients de transmission (U), ainsi que les températures.

ParamètreSymboleValeurUnité
Température intérieure\(T_{\text{int}}\)20°C
Température de base\(T_{\text{base}}\)-9°C
Coefficient \(H_T\) (Total U.A)\(H_T\)À calculerW/K
Astuces

Pour vérifier rapidement un ordre de grandeur, souvenez-vous que les vitrages sont souvent le point faible de l'enveloppe. Leur contribution aux déperditions surfaciques est souvent disproportionnée par rapport à leur surface. Si votre calcul montre que les murs isolés perdent plus que les fenêtres, vérifiez vos chiffres.

Schéma (Avant les calculs)
Flux de chaleur à travers l'enveloppe
T-int = 20°CT-ext = -9°CToitureMurFenêtrePlancher
Calcul(s)

Étape 1 : Calcul du coefficient de transmission total \(H_T\)

\[ \begin{aligned} H_T &= (0.25 \cdot 100) + (1.40 \cdot 18) + (0.18 \cdot 120) + (0.22 \cdot 120) \\ &= 25 + 25.2 + 21.6 + 26.4 \\ &= 98.2 \text{ W/K} \end{aligned} \]

Étape 2 : Calcul de l'écart de température \(\Delta T\)

\[ \begin{aligned} \Delta T &= T_{\text{int}} - T_{\text{base}} \\ &= 20 - (-9) \\ &= 29 \text{ K} \end{aligned} \]

Étape 3 : Calcul des déperditions surfaciques \(\Phi_{S}\)

\[ \begin{aligned} \Phi_{S} &= H_T \cdot \Delta T \\ &= 98.2 \cdot 29 \\ &= 2847.8 \text{ W} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Contribution de chaque paroi au coefficient \(H_T\) (en W/K)
3020100Murs (25)Fenêtres (25.2)Toiture (21.6)Plancher (26.4)
Réflexions

Ce chiffre représente la majorité des pertes de chaleur pour un bâtiment moyennement isolé. On remarque que les fenêtres, malgré leur petite surface (18 m²), contribuent de manière significative (25.2 W/K) aux déperditions, presque autant que les 100 m² de murs (25 W/K). Cela met en évidence l'importance de la qualité des menuiseries.

Points de vigilance

La principale source d'erreur est le calcul des surfaces. Assurez-vous de bien déduire la surface des fenêtres de celle des murs. Dans cet exercice, la surface des murs (100 m²) est donnée nette (surface des fenêtres déjà déduite), mais ce n'est pas toujours le cas.

Points à retenir

La déperdition surfacique d'une paroi est directement proportionnelle à sa surface, à son coefficient U et à l'écart de température. Pour réduire ces pertes, on peut agir sur U (en isolant) ou sur A (en optimisant l'architecture), mais on ne peut pas agir sur le \(\Delta T\) de base qui est une donnée climatique.

Le saviez-vous ?

Le concept de "Maison Passive" (Passivhaus), né en Allemagne, vise à réduire les besoins de chauffage à un niveau si bas (moins de 15 kWh/m².an) que le bâtiment peut se passer de système de chauffage conventionnel. Cela est atteint par une isolation très poussée (U < 0.15 W/m².K), une étanchéité à l'air parfaite et une ventilation avec récupération de chaleur.

FAQ
Résultat Final
Les déperditions par transmission à travers les parois s'élèvent à 2848 W.
A vous de jouer

Si on remplaçait les fenêtres par du triple vitrage (\(U = 0.8 \text{ W/m}^2\text{.K}\)), quelles seraient les nouvelles déperditions surfaciques ?

Question 2 : Calculer les déperditions par les ponts thermiques.

Principe

Les ponts thermiques sont des "fuites" de chaleur localisées aux jonctions des différentes parois (ex: mur/plancher, mur/fenêtre). L'isolation n'y est pas continue, créant un chemin plus facile pour la chaleur. On ne peut pas les ignorer car leur impact est loin d'être négligeable. On les quantifie de manière linéaire (par mètre de jonction).

Mini-Cours

Un pont thermique est une discontinuité dans l'enveloppe isolante. Il existe des ponts thermiques de liaison (jonction de deux parois, comme mur/plancher) et des ponts thermiques intégrés (dus à la présence d'un élément constructif différent dans une paroi, comme un poteau en béton dans un mur en briques). Leur impact est caractérisé par le coefficient de transmission thermique linéique \(\Psi\) (psi), exprimé en W/m.K.

Remarque Pédagogique

Le traitement des ponts thermiques est l'un des points les plus importants dans la conception d'un bâtiment performant. Une bonne isolation des parois courantes peut être ruinée par des ponts thermiques non traités. Pensez-y comme des "trous" dans votre manteau d'hiver.

Normes

Les réglementations thermiques (comme la RE2020) imposent des valeurs maximales pour les ponts thermiques. Il existe des catalogues de ponts thermiques (Cahiers de Règles Th-U) qui donnent des valeurs \(\Psi\) forfaitaires pour les jonctions standards, ce qui évite de devoir les calculer par simulation numérique à chaque fois.

Formule(s)

Formule générale des déperditions linéiques

\[ \Phi_{L} = \left( \sum (\Psi_j \cdot L_j) \right) \cdot (T_{\text{int}} - T_{\text{base}}) \]
Hypothèses

On suppose que le coefficient \(\Psi\) est constant sur toute la longueur du pont thermique considéré. Les valeurs de l'énoncé sont des valeurs moyennes.

Donnée(s)

On utilise les longueurs (L) et les coefficients linéiques (\(\Psi\)) de l'énoncé.

ParamètreSymboleValeurUnité
Périmètre plancher/mur\(L_{\text{plancher}}\)44m
Périmètre des fenêtres\(L_{\text{fen}}\)50m
Astuces

Dans les bâtiments neufs, l'isolation par l'extérieur (ITE) est une excellente solution pour traiter la plupart des ponts thermiques de liaison, car elle crée une enveloppe continue autour du bâtiment.

Schéma (Avant les calculs)
Localisation des Ponts Thermiques
Ψ plancher/mur (périmètre)Ψ fenêtre/mur (périmètre)
Calcul(s)

Étape 1 : Calcul du coefficient de transmission total \(H_L\)

\[ \begin{aligned} H_L &= (0.60 \cdot 44) + (0.28 \cdot 50) \\ &= 26.4 + 14 \\ &= 40.4 \text{ W/K} \end{aligned} \]

Étape 2 : Calcul des déperditions linéiques \(\Phi_{L}\)

\[ \begin{aligned} \Phi_{L} &= H_L \cdot \Delta T \\ &= 40.4 \cdot 29 \\ &= 1171.6 \text{ W} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Contribution de chaque pont thermique au coefficient \(H_L\) (en W/K)
3020100Plancher/Mur (26.4)Fenêtre/Mur (14.0)
Réflexions

Les ponts thermiques représentent ici plus de 1100 W, soit environ 40% des déperditions surfaciques ! C'est considérable et cela montre qu'une analyse thermique ne peut absolument pas les ignorer. Le traitement de la seule liaison plancher/mur (26.4 W/K) est aussi déperditif que les 100 m² de murs extérieurs (25 W/K).

Points de vigilance

Attention aux unités ! Les coefficients \(\Psi\) sont en W/m.K. Il faut bien les multiplier par des longueurs en mètres. Ne confondez pas les coefficients U (surfaciques) et \(\Psi\) (linéiques).

Points à retenir

Les ponts thermiques sont une source majeure de déperditions. Leur contribution totale se calcule via le coefficient \(H_L = \sum (\Psi \cdot L)\). Leur traitement est un enjeu clé de la performance énergétique.

Le saviez-vous ?

Un pont thermique non traité n'est pas seulement une source de gaspillage énergétique. En refroidissant la surface intérieure du mur, il peut provoquer de la condensation et l'apparition de moisissures, néfastes pour la qualité de l'air intérieur et la santé des occupants.

FAQ
Résultat Final
Les déperditions par les ponts thermiques s'élèvent à 1172 W.
A vous de jouer

Si, grâce à une meilleure conception, le pont thermique plancher/mur était réduit à \(\Psi=0.20 \text{ W/m.K}\), quel serait le nouveau total des déperditions linéiques en Watts ?

Question 3 : Calculer les déperditions par renouvellement d'air.

Principe

Ventiler est indispensable pour évacuer les polluants intérieurs (COV, CO2, humidité) et avoir un air sain, mais cela signifie faire entrer de l'air froid qu'il faut ensuite réchauffer. Ces pertes dépendent du volume du bâtiment et de la fréquence à laquelle l'air est renouvelé (le taux de renouvellement).

Mini-Cours

La chaleur nécessaire pour élever la température d'un volume d'air dépend de sa capacité thermique volumique, notée \(c_{\text{air}}\), qui vaut environ 0.34 Wh/m³.K (ou 1255 J/m³.K). Le débit d'air est calculé en multipliant le volume du logement V par le taux de renouvellement d'air n (en volumes par heure).

Remarque Pédagogique

On cherche un équilibre : ventiler assez pour la qualité de l'air, mais pas trop pour ne pas gaspiller d'énergie. C'est le rôle des systèmes de Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC), notamment les VMC double flux qui récupèrent la chaleur de l'air sortant pour préchauffer l'air entrant.

Normes

La réglementation française (arrêté du 24 mars 1982) impose des débits d'air minimaux à extraire dans les logements, qui dépendent du nombre de pièces principales. La méthode de calcul des déperditions utilise souvent un taux de renouvellement d'air forfaitaire (comme 0.5 vol/h ici) qui représente une moyenne.

Formule(s)

Formule des déperditions par renouvellement d'air

\[ \Phi_{V} = 0.34 \cdot V \cdot n \cdot (T_{\text{int}} - T_{\text{base}}) \]
Hypothèses

On suppose que le taux de renouvellement d'air est constant et que l'air entrant est à la température extérieure de base. On néglige les infiltrations d'air parasites (qui s'ajouteraient au débit de la ventilation).

Donnée(s)

On utilise le volume chauffé et le taux de renouvellement d'air (n).

ParamètreSymboleValeurUnité
Volume chaufféV300
Taux de renouvellementn0.5vol/h
Astuces

Le coefficient 0.34 est une valeur pratique à retenir. Il vient de la capacité thermique massique de l'air (≈1000 J/kg.K) multipliée par sa masse volumique (≈1.2 kg/m³) et divisée par 3600 pour passer des Joules/seconde (Watts) aux Joules/heure. (1000 * 1.2 / 3600 ≈ 0.333 Wh/m³.K).

Schéma (Avant les calculs)
Principe du Renouvellement d'Air
Volume V = 300 m³Air neuf (-9°C)Air vicié (20°C)
Calcul(s)

Calcul des déperditions \(\Phi_V\)

\[ \begin{aligned} \Phi_{V} &= 0.34 \cdot 300 \cdot 0.5 \cdot (20 - (-9)) \\ &= 0.34 \cdot 150 \cdot 29 \\ &= 51 \cdot 29 \\ &= 1479 \text{ W} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Visualisation du débit d'air renouvelé
Volume Total300 m³Air renouvelé150 m³/h
Réflexions

Les pertes par ventilation (près de 1500 W) sont très importantes, de l'ordre de 50% des pertes par les parois. Cela justifie pleinement l'utilisation de systèmes de ventilation performants, comme les VMC double flux qui peuvent récupérer jusqu'à 90% de la chaleur de l'air extrait, réduisant drastiquement ce poste de déperdition.

Points de vigilance

Ne pas confondre le volume du bâtiment (en m³) avec sa surface au sol (en m²). Pour un pavillon de 120 m² avec une hauteur sous plafond de 2.5 m, le volume est bien de 120 x 2.5 = 300 m³.

Points à retenir

Les déperditions par renouvellement d'air sont une part incontournable du bilan thermique, car la ventilation est obligatoire. La formule à retenir est \(\Phi_{V} = 0.34 \cdot V \cdot n \cdot \Delta T\).

Le saviez-vous ?

Avant les VMC, la ventilation se faisait "naturellement" par les défauts d'étanchéité des fenêtres et des portes. Si cela renouvelait l'air, c'était totalement incontrôlé et source d'inconfort (courants d'air) et de surconsommation énergétique. Les bâtiments modernes sont beaucoup plus étanches à l'air.

FAQ
Résultat Final
Les déperditions par renouvellement d'air s'élèvent à 1479 W.
A vous de jouer

Si le logement était équipé d'une VMC double flux avec une efficacité de récupération de chaleur de 80%, de combien seraient les déperditions par renouvellement d'air ? (Indice : on ne doit compenser que 20% des pertes).

Question 4 : Déterminer la puissance totale des déperditions.

Principe

La puissance totale des déperditions est simplement la somme des trois postes de pertes que nous avons calculés séparément : surfaciques, linéiques et volumiques. C'est cette valeur qui représente le besoin de chaleur "brut" du bâtiment par temps froid pour maintenir la température de consigne.

Mini-Cours

Le coefficient global de déperdition d'un bâtiment, noté \(H_{\text{glob}}\), est la somme des coefficients de chaque poste : \(H_{\text{glob}} = H_T + H_L + H_V\). La déperdition totale est alors simplement \(P_{\text{dép}} = H_{\text{glob}} \cdot \Delta T\). Cette approche permet de caractériser la performance intrinsèque de l'enveloppe du bâtiment, indépendamment du climat.

Remarque Pédagogique

Visualiser la part de chaque poste de déperdition est très instructif. Cela permet d'identifier les priorités d'amélioration lors d'une rénovation. Si les pertes par les parois sont dominantes, on priorisera l'isolation. Si c'est la ventilation, on étudiera l'installation d'une VMC double flux.

Normes

Les réglementations thermiques fixent un coefficient de besoin bioclimatique maximal, le "Bbio", qui est lié à ces déperditions mais intègre aussi les apports solaires et internes. L'objectif est de concevoir des bâtiments sobres en énergie dès leur conception.

Formule(s)

Formule des déperditions totales

\[ P_{\text{dép}} = \Phi_{S} + \Phi_{L} + \Phi_{V} \]
Hypothèses

On suppose qu'il n'y a pas d'autres sources de déperditions (par exemple, vers des locaux non chauffés comme un garage, qui nécessiteraient un calcul spécifique avec un \(\Delta T\) différent).

Donnée(s)

On reprend les résultats des calculs précédents.

  • \(\Phi_{S}\) = 2847.8 W
  • \(\Phi_{L}\) = 1171.6 W
  • \(\Phi_{V}\) = 1479.0 W
Astuces

Pas d'astuce particulière ici, il s'agit d'une simple addition. La rigueur est de mise.

Schéma (Avant les calculs)
Addition des postes de déperditions
ΦsΦlΦv++=P-dép
Calcul(s)

Calcul de la somme des déperditions \(P_{\text{dép}}\)

\[ \begin{aligned} P_{\text{dép}} &= 2847.8 + 1171.6 + 1479 \\ &= 5498.4 \text{ W} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)

Un diagramme circulaire permet de visualiser la part de chaque type de déperdition dans le total.

Répartition des Déperditions Totales
Réflexions

Avec près de 5.5 kW de pertes, on voit que même une maison moderne et isolée a des besoins de chauffage non négligeables. Les trois postes sont ici d'un ordre de grandeur similaire (Surfacique: 52%, Linéique: 21%, Volumique: 27%), ce qui montre qu'il ne faut en négliger aucun pour une conception thermique performante.

Points de vigilance

Assurez-vous d'additionner des puissances (en Watts). Une erreur commune serait d'additionner les coefficients H (en W/K) avec des puissances.

Points à retenir

La puissance de déperdition totale est la somme des puissances perdues par transmission surfacique, linéique et par renouvellement d'air. C'est la puissance que le chauffage doit fournir en continu pour maintenir la température par grand froid.

Le saviez-vous ?

Le calcul des déperditions ne tient pas compte des "apports gratuits" de chaleur : le soleil qui tape sur les vitres, la chaleur dégagée par les occupants, les appareils électroménagers, l'éclairage... Ces apports aident à réduire la consommation de chauffage sur une saison, mais on ne les prend pas en compte pour dimensionner la puissance, car ils ne sont pas garantis lors de la journée la plus froide.

FAQ
Résultat Final
La puissance totale des déperditions du pavillon est de 5498 W.
A vous de jouer

Pas de "A vous de jouer" pour cette question qui est une simple somme.

Question 5 : Quelle est la puissance de chauffage minimale à installer ?

Principe

On ne dimensionne jamais un système de chauffage (chaudière, pompe à chaleur...) pour qu'il corresponde exactement aux déperditions maximales. On applique une marge de sécurité (ou surpuissance) pour compenser les intermittences (relance du chauffage le matin), assurer une montée en température rapide et pallier d'éventuelles conditions plus froides que la normale.

Mini-Cours

Le dimensionnement de l'émetteur de chaleur est une étape cruciale. Un équipement sous-dimensionné ne parviendra pas à atteindre la température de consigne lors des jours les plus froids. Un équipement sur-dimensionné fonctionnera en cycles courts ("marche/arrêt" fréquents), ce qui dégrade son rendement, augmente sa consommation et accélère son usure.

Remarque Pédagogique

Le taux de surpuissance (souvent entre 10% et 20%) est un choix de l'ingénieur thermicien. Il dépend du type de bâtiment (inertie thermique), du système de chauffage (réactivité) et de l'usage (occupation continue ou intermittente).

Normes

Il n'y a pas de norme fixant une valeur unique de surpuissance. C'est une pratique de l'art de l'ingénierie. Cependant, les fabricants de chaudières ou de pompes à chaleur fournissent des recommandations de dimensionnement dans leurs documentations techniques.

Formule(s)

Formule de la puissance de chauffage

\[ P_{\text{chauffage}} = P_{\text{dép}} \cdot (1 + \text{Surpuissance}) \]
Hypothèses

On fait l'hypothèse qu'une surpuissance de 20% est adaptée au projet, ce qui est une valeur courante pour un logement avec une inertie moyenne.

Donnée(s)

On utilise le résultat de la question 4 et le taux de surpuissance de l'énoncé.

  • \(P_{\text{dép}}\) = 5498.4 W
  • Surpuissance = 20 % = 0.20
Astuces

Pour calculer rapidement une augmentation de 20%, il suffit de multiplier par 1.2. Pour 10%, par 1.1, etc. C'est plus rapide que de calculer 20% puis de l'ajouter.

Schéma (Avant les calculs)
Application de la surpuissance
P-dép (5498 W)+20%P-chauffage
Calcul(s)

Calcul de la puissance de chauffage

\[ \begin{aligned} P_{\text{chauffage}} &= 5498.4 \cdot (1 + 0.20) \\ &= 5498.4 \cdot 1.2 \\ &= 6598.1 \text{ W} \\ &\approx 6.6 \text{ kW} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Comparaison Besoins vs Puissance Installée
8kW4kW0Besoin (5.5 kW)Puissance (6.6 kW)
Réflexions

La puissance commerciale de l'équipement choisi devra être supérieure ou égale à 6.6 kW. On choisira par exemple un modèle de 7 ou 8 kW dans la gamme du constructeur. Ce résultat montre qu'une maison moderne n'a pas besoin des chaudières de 20-25 kW que l'on installait systématiquement il y a quelques décennies.

Points de vigilance

Attention à ne pas appliquer la surpuissance sur un seul poste de déperdition, mais bien sur le total. Le but est de majorer la puissance globale de l'installation.

Points à retenir

Le dimensionnement final de la puissance de chauffage se fait en deux temps : 1. Calcul des déperditions totales de base. 2. Application d'une majoration pour la relance et la sécurité. La puissance commerciale doit être juste au-dessus de ce besoin final.

Le saviez-vous ?

Les pompes à chaleur modernes sont souvent "modulantes" : elles peuvent adapter leur puissance en continu sur une large plage (par exemple de 2 à 8 kW). Cela leur permet de fonctionner plus longtemps à bas régime, ce qui améliore grandement leur rendement (le COP) par rapport à un fonctionnement en "tout ou rien".

FAQ
Résultat Final
La puissance de chauffage à installer doit être d'au moins 6.6 kW.
A vous de jouer

Avec une surpuissance plus faible de 15%, quelle serait la puissance de chauffage requise en Watts ?


Outil Interactif : Simulateur de Déperditions

Utilisez cet outil pour voir comment la température intérieure de consigne et la qualité globale de l'isolation influencent les besoins de chauffage du pavillon étudié.

Paramètres d'Entrée
20 °C
1.0 (Base)
Résultats Clés
Déperditions Totales (W) -
Puissance Chauffage (kW) -

Quiz Final : Testez vos connaissances

1. Quel est le principal facteur influençant les déperditions surfaciques ?

2. Un pont thermique est une déperdition de type :

3. Si on augmente le taux de renouvellement d'air de 0.5 à 1.0 vol/h, les déperditions \(\Phi_{V}\) vont :

4. À quoi sert la "température de base" ?

5. Pourquoi applique-t-on une surpuissance de 20% au système de chauffage ?


Glossaire

Déperditions thermiques
Ensemble des pertes de chaleur d'un bâtiment vers un environnement plus froid. Elles sont la somme des pertes par les parois, par les ponts thermiques et par le renouvellement d'air.
Coefficient de transmission thermique (U)
Quantifie la quantité de chaleur traversant 1 m² d'une paroi pour une différence de température de 1 Kelvin (ou 1°C). Il s'exprime en W/m².K. Plus U est faible, plus la paroi est isolante.
Pont thermique (Ψ)
Zone ponctuelle ou linéaire qui présente une moindre résistance thermique. Il est caractérisé par le coefficient de transmission thermique linéique Ψ (psi), en W/m.K.
Renouvellement d'air
Action de remplacer l'air intérieur (pollué, humide) par de l'air extérieur. Indispensable pour la qualité de l'air, mais source de déperditions car l'air neuf doit être chauffé.
Exercice : Analyse des Besoins de Chauffage

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