Bilan Thermique d'Été - Exercice corrigé

Contexte : Le confort thermique en été.

La conception des bâtiments modernes, avec de grandes surfaces vitrées et une isolation performante, est excellente pour conserver la chaleur en hiver. Cependant, ces mêmes caractéristiques peuvent entraîner des surchauffes inconfortables en été. Il est donc crucial d'évaluer les apports thermiquesQuantité de chaleur reçue par un local, provenant de sources externes (soleil) ou internes (occupants, équipements). pour garantir un confort optimal sans recourir systématiquement à la climatisation. Cet exercice propose d'étudier le cas d'un bureau à Lyon lors d'une journée chaude et ensoleillée.

Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à quantifier les différentes sources de chaleur dans un bâtiment (solaire, interne, etc.) pour réaliser un bilan thermique complet, une compétence fondamentale en thermique du bâtiment.

Objectifs Pédagogiques

Identifier et quantifier les apports solaires à travers une paroi vitrée.
Calculer les apports de chaleur par transmission à travers les parois opaques.
Évaluer les apports de chaleur internes liés à l'occupation et aux équipements.
Dresser un bilan thermique complet pour estimer la puissance totale à évacuer.

Données de l'étude

L'étude porte sur un bureau individuel situé au dernier étage d'un immeuble à Lyon, exposé Sud-Ouest.

Configuration du Local

Plan et coupe du bureau

Caractéristique	Description / Valeur
Dimensions (L x l x h)	5 m x 4 m x 3 m
Paroi extérieure (SO)	Mur opaque + 1 baie vitrée (3m x 2.2m)
Autres parois	Supposées adiabatiques (donnant sur des locaux à la même température)
Occupation	2 personnes (activité de bureau)
Équipements	2 ordinateurs de bureau complets

Données Thermiques et Climatiques

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Température extérieure	\(T_{\text{ext}}\)	32	°C
Température intérieure de consigne	\(T_{\text{int}}\)	26	°C
Coef. de transmission paroi opaque	\(U_p\)	0.3	W/(m².K)
Coef. de transmission toiture	\(U_t\)	0.2	W/(m².K)
Coef. de transmission vitrage	\(U_w\)	1.4	W/(m².K)
Facteur solaire du vitrage	\(g\)	0.6	-
Irradiation solaire (façade SO)	\(I_{\text{sol}}\)	450	W/m²

Questions à traiter

Calculer les apports solaires à travers la baie vitrée.
Calculer les apports par transmission à travers les parois déperditives (mur et toiture).
Calculer les apports internes (occupants, éclairage, bureautique).
Calculer les apports par renouvellement d'air.
Dresser le bilan total des apports et conclure sur le besoin en climatisation.

Les bases du bilan thermique d'été

Le bilan thermique d'été vise à quantifier l'ensemble des "apports" de chaleur qui tendent à faire augmenter la température d'un local. On les classe généralement en quatre catégories.

1. Apports solaires (\(\Phi_s\))
C'est la chaleur transmise par le rayonnement solaire à travers les parois vitrées. C'est souvent le poste le plus important en été. Ils dépendent de la surface vitrée, de l'orientation et des caractéristiques du vitrage. \[ \Phi_s = A_{\text{vitrage}} \times g \times I_{\text{solaire}} \]

2. Apports par transmission (\(\Phi_t\))
C'est la chaleur qui traverse les parois opaques (murs, toiture) du fait de la différence de température entre l'extérieur et l'intérieur. \[ \Phi_t = \sum (U \times A \times \Delta T) \]

3. Apports internes (\(\Phi_i\))
C'est la chaleur dégagée à l'intérieur du local par les occupants, les appareils électriques (ordinateurs, éclairage) et les processus.

4. Apports par ventilation (\(\Phi_v\))
C'est la chaleur apportée par l'air neuf (plus chaud) introduit dans le local pour assurer une bonne qualité d'air. \[ \Phi_v = 0.34 \times Q_v \times \Delta T \] Où \(Q_v\) est le débit de ventilation en m³/h.

Correction : Bilan Thermique d'Été

Question 1 : Calculer les apports solaires à travers la baie vitrée.

Principe

Le vitrage, bien que transparent à la lumière visible, est traversé par le rayonnement solaire qui, en frappant les surfaces intérieures (sol, murs, mobilier), se transforme en chaleur. C'est le "pourquoi" de l'effet de serre dans un bâtiment.

Mini-Cours

L'énergie solaire qui atteint une vitre est en partie réfléchie, absorbée et transmise. Le facteur solaire "g" représente la fraction du rayonnement solaire qui finit par être transmise à l'intérieur sous forme de chaleur. Il combine l'énergie transmise directement et celle réémise vers l'intérieur par la vitre après s'être échauffée. Un \(g\) de 0.6 signifie que 60% de l'énergie solaire incidente se transforme en apport de chaleur pour le local.

Remarque Pédagogique

Dans un bilan d'été, commencez toujours par les apports solaires. C'est presque toujours le facteur le plus important et celui sur lequel les solutions architecturales (masques solaires, orientation) ont le plus d'impact.

Normes

La réglementation thermique française (actuellement la RE2020) impose un calcul des besoins de froid et un indicateur "DH" (Degrés-Heures d'inconfort) pour limiter la surchauffe estivale. Ce calcul réglementaire, réalisé via une Simulation Thermique Dynamique (STD), modélise précisément les apports solaires heure par heure.

Formule(s)

Formule des apports solaires

\Phi_s = A_{\text{vitrage}} \times g \times I_{\text{solaire}}

Hypothèses

Pour ce calcul simplifié, nous posons les hypothèses suivantes :

L'irradiation solaire \(I_{\text{sol}}\) est constante et uniforme sur toute la surface du vitrage.
Aucun masque solaire (balcon, autre bâtiment) ne vient créer d'ombre sur la fenêtre.
Le rayonnement est considéré comme arrivant perpendiculairement à la vitre (cas le plus défavorable).

Donnée(s)

On extrait les données de l'énoncé nécessaires pour ce calcul.

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Surface vitrée	\(A_v\)	3 m x 2.2 m = 6.6	m²
Facteur solaire	\(g\)	0.6	-
Irradiation solaire	\(I_{\text{sol}}\)	450	W/m²

Astuces

Pour avoir un ordre de grandeur rapide, on peut parfois considérer qu'un mètre carré de vitrage non protégé exposé au soleil en été peut laisser entrer autant de chaleur qu'un petit radiateur (entre 200 et 500 W). Cela permet de vite juger de l'impact d'une grande baie vitrée.

Schéma (Avant les calculs)

Calcul(s)

Calcul de la puissance solaire

\begin{aligned} \Phi_s &= 6.6 \, \text{m}^2 \times 0.6 \times 450 \, \text{W/m}^2 \\ &= 3.96 \times 450 \, \text{W} \\ &= 1782 \, \text{W} \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Réflexions

Les apports solaires représentent une puissance de 1782 W, soit l'équivalent de près de deux radiateurs électriques de 1000W allumés en permanence. C'est une source de chaleur très significative qui, à elle seule, peut provoquer une surchauffe rapide du local.

Points de vigilance

Ne jamais négliger l'orientation ! Une façade Nord aurait des apports solaires quasi nuls, tandis qu'une façade Sud en plein été (soleil haut) peut avoir des apports plus faibles qu'une façade Ouest qui reçoit un soleil rasant et puissant en fin de journée.

Points à retenir

Pour maîtriser cette question, retenez :

La formule \(\Phi_s = A \times g \times I\).
Le facteur solaire \(g\) est la clé : plus il est bas, mieux c'est pour le confort d'été.
Les apports solaires sont souvent la première cause d'inconfort estival.

Le saviez-vous ?

Il existe des vitrages à contrôle solaire dynamique (électrochrome) dont le facteur solaire \(g\) peut varier sur commande. En appliquant un faible courant électrique, le vitrage se teinte, passant d'un facteur solaire de 0.6 (clair) à moins de 0.1 (très teinté), bloquant ainsi la chaleur à la demande.

FAQ

Résultat Final

Les apports solaires à travers la baie vitrée sont de 1782 W.

A vous de jouer

Si le bureau était équipé d'un vitrage plus performant avec un facteur solaire \(g\) de 0.32, quel serait le nouvel apport solaire (en W) ?

Question 2 : Calculer les apports par transmission.

Principe

La chaleur, comme tout fluide, se déplace des zones chaudes vers les zones froides. En été, l'air extérieur étant plus chaud que l'air intérieur souhaité, la chaleur "traverse" naturellement l'enveloppe du bâtiment (murs, toiture, vitrage) par conduction.

Mini-Cours

Le coefficient de transmission thermique U (en W/m².K) caractérise la capacité d'une paroi à laisser passer la chaleur. Plus U est faible, plus la paroi est isolante. La puissance transmise est proportionnelle à ce coefficient, à la surface de la paroi et à l'écart de température (\(\Delta T\)) entre l'intérieur et l'extérieur.

Remarque Pédagogique

Contrairement aux apports solaires qui dépendent de l'ensoleillement, les apports par transmission sont présents tant qu'il y a une différence de température, y compris la nuit. Dans les bâtiments très bien isolés, ils deviennent très faibles.

Normes

La RE2020 fixe des exigences sur les coefficients \(U\) maximaux des parois (\(U_{\text{mur}}\), \(U_{\text{toit}}\), \(U_{w}\)) pour garantir un niveau d'isolation minimal, ce qui limite directement les déperditions en hiver et les apports par transmission en été.

Formule(s)

Formule générale de la transmission

\Phi_t = \Phi_{\text{mur}} + \Phi_{\text{toiture}} + \Phi_{\text{vitrage}}

Hypothèses

Nous supposons un régime stationnaire : les températures sont considérées comme stables. En réalité, la température extérieure varie, et l'inertie des murs lisse les pics de température (ce qui est favorable).

Donnée(s)

On extrait les données de l'énoncé nécessaires pour ce calcul.

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Dimensions (L x l x h)	-	5 x 4 x 3	m
Dimensions vitrage (l x h)	-	3 x 2.2	m
Coefficients U (mur, toit, vitrage)	\(U_p, U_t, U_w\)	0.3, 0.2, 1.4	W/m².K
Températures (ext, int)	\(T_{\text{ext}}, T_{\text{int}}\)	32, 26	°C

Astuces

Attention, pour le vitrage, il y a deux phénomènes : la transmission de chaleur (liée à U et \(\Delta T\)) et la transmission solaire (liée à g et \(I_{\text{sol}}\)). Il ne faut pas les confondre ni oublier de compter les deux !

Schéma (Avant les calculs)

Calcul(s)

Calcul de la surface de la toiture

\begin{aligned} A_{\text{toiture}} &= 5 \, \text{m} \times 4 \, \text{m} \\ &= 20 \, \text{m}^2 \end{aligned}

Calcul de la surface du vitrage

\begin{aligned} A_{\text{vitrage}} &= 3 \, \text{m} \times 2.2 \, \text{m} \\ &= 6.6 \, \text{m}^2 \end{aligned}

Calcul de la surface du mur opaque

\begin{aligned} A_{\text{mur\_opaque}} &= (5 \, \text{m} \times 3 \, \text{m}) - 6.6 \, \text{m}^2 \\ &= 15 \, \text{m}^2 - 6.6 \, \text{m}^2 \\ &= 8.4 \, \text{m}^2 \end{aligned}

Calcul de l'écart de température

\begin{aligned} \Delta T &= 32 \, \text{°C} - 26 \, \text{°C} \\ &= 6 \, \text{K} \end{aligned}

Calcul du flux à travers le mur

\begin{aligned} \Phi_{\text{mur}} &= 0.3 \times 8.4 \times 6 \\ &= 15.12 \, \text{W} \end{aligned}

Calcul du flux à travers la toiture

\begin{aligned} \Phi_{\text{toiture}} &= 0.2 \times 20 \times 6 \\ &= 24.00 \, \text{W} \end{aligned}

Calcul du flux à travers le vitrage

\begin{aligned} \Phi_{\text{vitrage}} &= 1.4 \times 6.6 \times 6 \\ &= 55.44 \, \text{W} \end{aligned}

Calcul du total des apports par transmission

\begin{aligned} \Phi_t &= 15.12 + 24.00 + 55.44 \\ &= 94.56 \, \text{W} \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Réflexions

Les apports par transmission (environ 95 W) sont très faibles par rapport aux apports solaires. Cela indique que l'isolation de l'enveloppe est performante. Le point faible reste le vitrage, dont le coefficient U est bien plus élevé que celui des parois opaques.

Points de vigilance

La plus grande source d'erreur est le calcul des surfaces. Pensez toujours à bien déduire la surface des fenêtres de la surface totale du mur pour obtenir la surface de la paroi opaque.

Points à retenir

La formule de la transmission : \(\Phi = U \times A \times \Delta T\).
Le coefficient U est l'indicateur de performance de l'isolation d'une paroi.
En été, ce flux est un "gain" de chaleur, en hiver c'est une "perte" (déperdition).

Le saviez-vous ?

Pour tenir compte de l'échauffement des parois par le soleil, les thermiciens utilisent parfois la "température solaire-air", une température fictive qui inclut l'effet du rayonnement solaire sur la surface extérieure. Un mur sombre en plein soleil peut ainsi atteindre 60°C ou 70°C, augmentant fortement les apports par transmission.

FAQ

Résultat Final

Les apports par transmission sont de 94.6 W.

A vous de jouer

Si la toiture était mal isolée (U = 1.5 W/m².K), quel serait le nouvel apport total par transmission (en W) ?

Question 3 : Calculer les apports internes.

Principe

Toute activité à l'intérieur d'un bâtiment dégage de la chaleur. Le corps humain, les ordinateurs, l'éclairage... agissent comme de petits radiateurs qu'il faut comptabiliser dans le bilan.

Mini-Cours

Les apports internes sont la somme de plusieurs postes. On utilise des valeurs forfaitaires issues de la littérature technique :

Occupants : Dégagent de la chaleur sensible (convection, rayonnement) et latente (respiration, transpiration). Pour un travail de bureau, on retient environ 120 W par personne.
Bureautique : L'énergie électrique consommée par les ordinateurs, écrans, imprimantes est presque intégralement transformée en chaleur.
Éclairage : Comme pour la bureautique, la puissance électrique de l'éclairage se dissipe sous forme de chaleur.

Remarque Pédagogique

Dans les bâtiments neufs très bien isolés (type passif), les apports internes deviennent une source de chaleur prépondérante et suffisent souvent à chauffer les locaux en mi-saison ! En été, ils deviennent une charge à combattre.

Normes

Les réglementations et les logiciels de calcul thermique (comme la STD pour la RE2020) intègrent des scénarios d'usage normalisés pour les apports internes (nombre d'occupants/m², puissance des équipements, etc.) afin de rendre les calculs reproductibles et comparables.

Formule(s)

Formule des apports internes

\Phi_{\text{internes}} = \Phi_{\text{occupants}} + \Phi_{\text{bureautique}} + \Phi_{\text{eclairage}}

Hypothèses

On suppose que tous les équipements et les personnes sont présents et en fonctionnement nominal en même temps, ce qui correspond au scénario du "pire cas" pour le dimensionnement de la climatisation.

Donnée(s)

On utilise les ratios standards pour l'activité de bureau, appliqués aux données du local.

Source	Calcul	Valeur	Unité
Occupants	2 personnes	2 x 120	W
Bureautique	2 postes complets	2 x 125	W
Éclairage	Surface du local	10 W/m² x 20 m²	W

Astuces

L'éclairage est un poste facile à optimiser. Remplacer de vieux luminaires par des LED divise la consommation électrique (et donc les apports de chaleur) par un facteur 2 ou 3 !

Schéma (Avant les calculs)

Calcul(s)

Calcul des apports liés aux occupants

\begin{aligned} \Phi_{\text{occupants}} &= 2 \, \text{pers.} \times 120 \, \text{W/pers.} \\ &= 240 \, \text{W} \end{aligned}

Calcul des apports liés à la bureautique

\begin{aligned} \Phi_{\text{bureautique}} &= 2 \, \text{postes} \times 125 \, \text{W/poste} \\ &= 250 \, \text{W} \end{aligned}

Calcul des apports liés à l'éclairage

\begin{aligned} \Phi_{\text{eclairage}} &= 10 \, \text{W/m}^2 \times 20 \, \text{m}^2 \\ &= 200 \, \text{W} \end{aligned}

Calcul du total des apports internes

\begin{aligned} \Phi_{\text{internes}} &= 240 \, \text{W} + 250 \, \text{W} + 200 \, \text{W} \\ &= 690 \, \text{W} \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Réflexions

Avec 690 W, les apports internes sont bien plus significatifs que les apports par transmission. Dans ce bureau, les équipements informatiques et les occupants sont les deux postes principaux. Ils représentent une charge thermique constante durant les heures de travail.

Points de vigilance

Ne pas sous-estimer la bureautique. Un simple ordinateur portable dégage moins de chaleur (~40-60W), mais une station de travail puissante avec plusieurs écrans peut facilement dépasser 250W. Il faut adapter les valeurs au cas par cas.

Points à retenir

Apports internes = Occupants + Équipements + Éclairage.
Valeur clé à retenir : ~120 W par personne pour une activité sédentaire.
Toute consommation électrique finit par se transformer en chaleur.

Le saviez-vous ?

Dans les data centers, la chaleur dégagée par les serveurs est un problème majeur. Des entreprises développent des solutions pour récupérer cette chaleur fatale et l'utiliser pour chauffer des bâtiments voisins ou des réseaux de chaleur urbains, transformant un problème en ressource.

FAQ

Résultat Final

Les apports internes s'élèvent à 690 W.

A vous de jouer

Recalculez les apports internes (en W) pour 3 personnes et un éclairage LED performant (5 W/m²).

Question 4 : Calculer les apports par renouvellement d'air.

Principe

Pour garantir une bonne qualité de l'air intérieur, on doit faire entrer de l'air neuf de l'extérieur. En été, cet air neuf est plus chaud que l'air intérieur, il apporte donc de la chaleur qu'il faudra évacuer.

Mini-Cours

La puissance nécessaire pour chauffer ou refroidir un débit d'air est liée à la capacité thermique volumique de l'air, qui vaut environ 0.34 Wh/(m³.K). La formule \(\Phi_v = 0.34 \times Q_v \times \Delta T\) est une simplification de la formule physique \(\Phi = \dot{m} \times c_p \times \Delta T\), où le terme 0.34 combine la masse volumique (\(\rho\)) et la chaleur massique (\(c_p\)) de l'air pour un calcul rapide avec un débit volumique \(Q_v\) en m³/h.

Remarque Pédagogique

Le renouvellement d'air est un arbitrage permanent entre la qualité d'air (sanitaire) et la performance énergétique. Ventiler plus améliore la qualité de l'air mais augmente les charges thermiques, et inversement.

Normes

En France, le Code du Travail impose des débits d'air neuf minimaux dans les locaux tertiaires pour garantir l'hygiène et la sécurité. C'est typiquement 25 m³/h par occupant pour un bureau.

Formule(s)

Formule des apports par ventilation

\Phi_v = 0.34 \times Q_v \times (T_{\text{ext}} - T_{\text{int}})

Hypothèses

On suppose qu'il n'y a pas de système de récupération de chaleur (ou de "froid") sur la ventilation. L'air neuf est pris directement à la température extérieure.

Donnée(s)

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Débit par personne	-	25	m³/h/pers
Nombre de personnes	-	2	pers.
Différence de température	\(\Delta T\)	6	K

Astuces

Le coefficient 0.34 est votre meilleur ami pour les calculs rapides de ventilation. Retenez-le, il est valable que ce soit pour le chauffage ou le refroidissement.

Schéma (Avant les calculs)

Calcul(s)

Calcul du débit total de ventilation

\begin{aligned} Q_v &= 2 \, \text{pers.} \times 25 \, \text{m}^3\text{/h/pers.} \\ &= 50 \, \text{m}^3\text{/h} \end{aligned}

Calcul de la puissance apportée par l'air neuf

\begin{aligned} \Phi_v &= 0.34 \times 50 \, \text{m}^3\text{/h} \times 6 \, \text{K} \\ &= 102 \, \text{W} \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Réflexions

Avec 102 W, les apports par ventilation sont les plus faibles du bilan. Cependant, dans des locaux à très forte occupation (salles de réunion, amphithéâtres), ce poste peut devenir très important car le débit de ventilation \(Q_v\) explose.

Points de vigilance

Attention aux unités ! La formule avec 0.34 ne fonctionne que si le débit \(Q_v\) est en mètres cubes par heure (m³/h). Si votre donnée est en m³/s, il faut la convertir (\(1 \text{m}^3\text{/s} = 3600 \text{m}^3\text{/h}\)) ou utiliser la formule physique complète.

Points à retenir

La ventilation est indispensable pour la qualité de l'air.
Elle engendre une charge thermique proportionnelle au débit d'air et à l'écart de température.
Formule clé : \(\Phi_v = 0.34 \times Q_v \times \Delta T\).

Le saviez-vous ?

Les VMC double flux modernes sont équipées d'un "by-pass" estival. La nuit, quand l'air extérieur est plus frais que l'air intérieur, le by-pass s'ouvre pour court-circuiter l'échangeur de chaleur et ainsi rafraîchir le bâtiment gratuitement avec l'air extérieur. C'est ce qu'on appelle le "free-cooling" ou "rafraîchissement nocturne".

FAQ

Résultat Final

Les apports par renouvellement d'air sont de 102 W.

A vous de jouer

S'il faisait 35°C dehors (\(\Delta T = 9K\)), quel serait le nouvel apport par ventilation (en W) ?

Question 5 : Dresser le bilan total des apports.

Principe

Le bilan final consiste à additionner toutes les sources de chaleur identifiées. Le résultat représente la puissance de refroidissement nécessaire pour maintenir la température de consigne. C'est la puissance "à combattre".

Mini-Cours

Le bilan thermique (\(\Phi_{\text{total}}\)) est la somme de tous les flux de chaleur entrants. Si ce bilan est positif, le local a tendance à s'échauffer. Pour maintenir une température constante, il faut un système de refroidissement (climatiseur, etc.) capable d'extraire une puissance au moins égale à \(\Phi_{\text{total}}\). Cette valeur est appelée la puissance frigorifique ou charge de refroidissement.

Remarque Pédagogique

La visualisation du bilan sous forme de diagramme est cruciale. Elle permet de hiérarchiser les problèmes. Si les apports solaires représentent 70% du total, il est inutile de changer les ampoules ; il faut s'attaquer au vitrage ou aux protections solaires !

Normes

Le calcul de bilan thermique est une étape normée pour le dimensionnement des installations CVC (normes ASHRAE, ISO, etc.). Un mauvais bilan conduit soit à un système sous-dimensionné (inconfort), soit à un système sur-dimensionné (surcoût à l'achat et surconsommation d'énergie).

Formule(s)

Formule du bilan thermique total

\Phi_{\text{total}} = \Phi_{\text{solaire}} + \Phi_{\text{transmission}} + \Phi_{\text{interne}} + \Phi_{\text{ventilation}}

Hypothèses

Ce calcul est un bilan en régime stationnaire au moment le plus défavorable. Il ne prend pas en compte l'inertie thermique du bâtiment, qui peut stocker de la chaleur pendant la journée et la relâcher plus tard, lissant ainsi les pics de température.

Donnée(s)

Nous reprenons les résultats finaux des questions 1 à 4.

Poste	Symbole	Valeur	Unité
Apports solaires	\(\Phi_s\)	1782	W
Apports par transmission	\(\Phi_t\)	94.6	W
Apports internes	\(\Phi_i\)	690	W
Apports par ventilation	\(\Phi_v\)	102	W

Astuces

Pour un bureau standard, un ratio de 100 à 150 W/m² de puissance de refroidissement est un ordre de grandeur commun. Si votre résultat est très éloigné, vérifiez vos calculs, notamment les apports solaires.

Schéma (Avant les calculs)

Calcul(s)

Somme des apports thermiques

\begin{aligned} \Phi_{\text{total}} &= 1782 \, \text{W} + 94.6 \, \text{W} + 690 \, \text{W} + 102 \, \text{W} \\ &= 2668.6 \, \text{W} \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Réflexions

La puissance totale à combattre est de près de 2.7 kW. Pour un bureau de 20 m², cela représente une charge thermique très importante (133 W/m²). Sans système de refroidissement, la température intérieure dépassera très certainement les 26°C, menant à une situation d'inconfort. La principale source de chaleur est, de loin, les apports solaires (67% du total).

Points de vigilance

Un bilan thermique est une "photographie" à un instant T. Pour une analyse complète du confort d'été, une Simulation Thermique Dynamique (STD) est nécessaire car elle calcule l'évolution de la température heure par heure sur toute une année, en tenant compte de l'inertie et des variations météorologiques.

Points à retenir

Le bilan total est la somme des apports solaires, de transmission, internes et de ventilation.
Ce bilan représente la puissance de climatisation nécessaire pour maintenir la température.
L'analyse du bilan permet d'identifier les leviers d'action les plus efficaces.

Le saviez-vous ?

L'architecture bioclimatique cherche à minimiser les besoins de chauffage et de refroidissement en utilisant les conditions du site. En été, cela passe par des stratégies passives : protections solaires bien dimensionnées, forte inertie thermique pour absorber la chaleur, et sur-ventilation nocturne pour décharger cette chaleur.

FAQ

Résultat Final

La puissance totale des apports thermiques est de 2669 W. Le risque de surchauffe est très élevé.

A vous de jouer

Un climatiseur de 2.5 kW (2500 W) est installé. Est-il suffisamment puissant pour ce scénario ?

Outil Interactif : Simulateur d'Apports Thermiques

Utilisez les curseurs pour voir l'impact de l'ensoleillement et de l'occupation sur la puissance thermique totale.

Paramètres d'Entrée

Irradiation Solaire (W/m²) 450 W/m²

Nombre d'occupants 2 occupants

Résultats Clés

Apports Solaires (W) -

Apports Totaux (W) -

Quiz Final : Testez vos connaissances

1. Quel est le principal poste d'apports thermiques dans cet exercice ?

Les apports internes
Les apports par transmission
Les apports solaires

2. Si on installe un store extérieur qui divise le facteur solaire (g) par deux, quelle sera la nouvelle puissance des apports solaires ?

1782 W
891 W
3564 W

3. A quoi correspond le coefficient U (ou Up, Uw, Ut) ?

À la capacité d'une paroi à laisser passer la chaleur par transmission.
À la capacité d'une paroi à laisser passer le rayonnement solaire.
À la masse de la paroi.

Apports thermiques: Quantité de chaleur reçue par un local, provenant de sources externes (soleil) ou internes (occupants, équipements). On les mesure en Watts (W).
Facteur solaire (g): Proportion du rayonnement solaire qui traverse un vitrage et se transforme en chaleur à l'intérieur du local. C'est un nombre sans dimension, compris entre 0 et 1.
Coefficient de transmission thermique (U): Quantité de chaleur qui traverse 1 m² d'une paroi pour une différence de température de 1 Kelvin (ou 1°C) entre les deux côtés. Il s'exprime en W/(m².K). Plus U est faible, plus la paroi est isolante.