Calcul de la charge de refroidissement
Comprendre le Calcul de la charge de refroidissement
Un ingénieur en HVAC effectue une simulation de la charge de refroidissement pour un centre commercial à Marseille. Le bâtiment est équipé de grandes baies vitrées orientées sud et d’une isolation standard. L’ingénieur souhaite déterminer la charge de refroidissement nécessaire pour maintenir une température agréable pendant les périodes de forte chaleur.
Pour comprendre le Calcul du Débit de Chauffage d’un Bâtiment, cliquez sur le lien.
Données:
- Surface totale des baies vitrées : 500 m²
- Coefficient de gain de chaleur par les fenêtres : 630 W/m²
- Apport interne de chaleur (éclairage, équipements, et occupants) : 50 W/m²
- Surface totale du bâtiment : 3000 m²
- Température intérieure souhaitée : 24°C
- Température extérieure maximale prévue : 35°C
Questions:
1. Calculez la charge de refroidissement totale nécessaire pour le centre commercial.
2. Discutez des stratégies possibles pour réduire la charge thermique sans compromettre le confort des utilisateurs.
Correction : Calcul de la charge de refroidissement
1. Calcul de la charge de refroidissement totale
La charge de refroidissement totale pour un bâtiment est calculée en additionnant la chaleur gagnée à travers les fenêtres, l’apport de chaleur interne dû à l’éclairage, aux équipements et aux occupants, et la chaleur gagnée ou perdue à travers les murs et le toit, qui sera négligée ici pour simplification.
Formule:
La formule générale pour calculer la charge de refroidissement est :
\[ Q_{\text{total}} = Q_{\text{fenêtres}} + Q_{\text{interne}} \]
où :
- \(Q_{\text{fenêtres}}\) est la charge de chaleur à travers les fenêtres
- \(Q_{\text{interne}}\) est la charge de chaleur interne
Données:
- Surface des fenêtres \(A_{\text{fenêtres}} = 500 \, \text{m}^2\)
- Coefficient de gain de chaleur par les fenêtres \(C_{\text{fenêtres}} = 630 \, \text{W/m}^2\)
- Apport interne de chaleur \(Q_{\text{interne}} = 50 \, \text{W/m}^2\)
- Surface totale du bâtiment \(A_{\text{total}} = 3000 \, \text{m}^2\)
Calcul:
- Calcul de \(Q_{\text{fenêtres}}\):
\[ Q_{\text{fenêtres}} = A_{\text{fenêtres}} \times C_{\text{fenêtres}} \] \[ Q_{\text{fenêtres}} = 500 \, \text{m}^2 \times 630 \, \text{W/m}^2 \] \[ Q_{\text{fenêtres}} = 315,000 \, \text{W} \]
- Calcul de \(Q_{\text{interne}}\):
\[ Q_{\text{interne}} = A_{\text{total}} \times Q_{\text{interne}} \] \[ Q_{\text{interne}} = 3000 \, \text{m}^2 \times 50 \, \text{W/m}^2 \] \[ Q_{\text{interne}} = 150,000 \, \text{W} \]
Calcul de \(Q_{\text{total}}\):
\[ Q_{\text{total}} = Q_{\text{fenêtres}} + Q_{\text{interne}} \] \[ Q_{\text{total}} = 315,000 \, \text{W} + 150,000 \, \text{W} \] \[ Q_{\text{total}} = 465,000 \, \text{W} \]
La charge de refroidissement totale nécessaire pour le centre commercial est de 465,000 Watts, soit 465 kW.
2. Stratégies pour réduire la charge thermique
Réduire la charge thermique dans un centre commercial peut impliquer plusieurs stratégies, principalement axées sur la réduction du gain de chaleur à travers les fenêtres et l’amélioration de l’efficacité des sources internes de chaleur.
Stratégies possibles:
- Utilisation de vitrages performants : Remplacer les fenêtres existantes par des vitrages à haut rendement énergétique qui réduisent le gain de chaleur solaire tout en permettant la lumière naturelle.
- Ombrières ou films pour fenêtres : Installer des ombrières extérieures ou des films réfléchissants sur les fenêtres pour diminuer le gain de chaleur solaire direct sans compromettre l’éclairage naturel.
- Amélioration de l’isolation : Renforcer l’isolation des murs et du toit pour réduire les transferts de chaleur indésirables.
- Gestion optimisée de l’éclairage et des équipements : Utiliser des systèmes d’éclairage LED efficaces et des équipements à faible dégagement de chaleur. Intégrer la domotique pour une gestion énergétique optimisée en fonction de l’occupation.
En adoptant ces stratégies, il est possible de réduire significativement la charge de refroidissement, ce qui se traduirait par des économies d’énergie et une amélioration du confort thermique pour les utilisateurs du centre commercial.
Calcul de la charge de refroidissement
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