Études de cas pratique

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Calcul des flux thermiques dans une habitation

Calcul des flux thermiques dans une habitation

Comprendre le Calcul des flux thermiques dans une habitation

Vous êtes un ingénieur en charge d’analyser les pertes thermiques d’une maison individuelle située à Strasbourg, en France. La maison a une surface habitable de 120 m² répartie sur deux étages et est isolée conformément aux normes RT 2012. Les murs sont construits en brique avec une isolation en laine de verre. Vous devez calculer les déperditions thermiques en période hivernale pour proposer des solutions d’amélioration.

Pour comprendre l’Analyse des Besoins de Chauffage, cliquez sur le lien.

Données :

  • Surface des murs extérieurs : 140 m²
  • Coefficient de transmission thermique des murs (U) : 0.30 W/m².K
  • Surface des fenêtres : 22 m²
  • Coefficient de transmission thermique des fenêtres (U) : 1.1 W/m².K
  • Température intérieure de confort : 20°C
  • Température extérieure moyenne en hiver : 0°C
Calcul des flux thermiques dans une habitation

Questions :

1. Calculez les pertes thermiques totales à travers les murs.

2. Calculez les pertes thermiques totales à travers les fenêtres.

3. Déterminez la perte thermique totale de la maison.

4. Proposez une mesure d’amélioration de l’isolation et calculez la réduction potentielle des pertes thermiques si le coefficient U des murs est amélioré à 0.20 W/m².K.

Correction : Calcul des flux thermiques dans une habitation

1. Calcul des pertes thermiques à travers les murs

Pour calculer les pertes thermiques à travers les murs, nous utilisons le coefficient de transmission thermique (U) qui mesure la quantité de chaleur qui passe à travers un matériau par unité de surface, de temps, et par degré de différence de température entre l’intérieur et l’extérieur.

Formule :

\[ Q = U \times A \times \Delta T \]

où \( Q \) est la perte de chaleur (en Watts), \( U \) est le coefficient de transmission thermique (en W/m^2.K), \( A \) est la surface (en m^2), et \( \Delta T \) est la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur (en K).

Données :

  • \(U = 0.30 \, \text{W/m}^2.\text{K}\)
  • \(A = 140 \, \text{m}^2\)
  • \(\Delta T = 20^\circ\text{C} – 0^\circ\text{C} = 20 \, \text{K}\)

Calcul :

\[ Q = 0.30 \, \text{W/m}^2.\text{K} \times 140 \, \text{m}^2 \times 20 \, \text{K} \] \[ Q = 840 \, \text{W} \]

2. Calcul des pertes thermiques à travers les fenêtres

Les fenêtres ont généralement un coefficient U plus élevé que les murs, indiquant une isolation moins efficace. Le calcul des pertes thermiques est similaire à celui des murs.

Formule :

\[ Q = U \times A \times \Delta T \]

Données :

  • \(U = 1.1 \, \text{W/m}^2.\text{K}\)
  • \(A = 22 \, \text{m}^2\)
  • \(\Delta T = 20 \, \text{K}\)

Calcul :

\[ Q = 1.1 \, \text{W/m}^2.\text{K} \times 22 \, \text{m}^2 \times 20 \, \text{K} \] \[ Q = 484 \, \text{W} \]

3. Détermination de la perte thermique totale de la maison

La perte thermique totale de la maison est la somme des pertes à travers les murs et les fenêtres.

Formule :

\[ Q_{\text{total}} = Q_{\text{murs}} + Q_{\text{fenêtres}} \]

Calcul :

\[ Q_{\text{total}} = 840 \, \text{W} + 484 \, \text{W} \] \[ Q_{\text{total}} = 1324 \, \text{W} \]

4. Proposition d’une mesure d’amélioration et calcul de la réduction potentielle des pertes thermiques

Améliorer l’isolation des murs en réduisant le coefficient U réduit la quantité de chaleur perdue à travers ceux-ci. Cela améliore l’efficacité énergétique globale de la maison.

Formule :

\[ Q_{\text{nouveau}} = U_{\text{nouveau}} \times A \times \Delta T \]

Données :

  • \(U_{\text{nouveau}} = 0.20 \, \text{W/m}^2.\text{K}\)

Calcul de la nouvelle perte thermique des murs :

\[ Q_{\text{nouveau}} = 0.20 \, \text{W/m}^2.\text{K} \times 140 \, \text{m}^2 \times 20 \, \text{K} \] \[ Q_{\text{nouveau}} = 560 \, \text{W} \]

Réduction des pertes thermiques :

\[ \text{Réduction} = Q_{\text{murs}} – Q_{\text{nouveau}} \] \[ \text{Réduction} = 840 \, \text{W} – 560 \, \text{W} \] \[ \text{Réduction} = 280 \, \text{W} \]

Cette réduction indique que l’amélioration de l’isolation des murs peut significativement diminuer les déperditions thermiques de la maison, contribuant ainsi à une meilleure efficacité énergétique et à des économies sur les coûts de chauffage.

Calcul des flux thermiques dans une habitation

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