Études de cas pratique

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Calcul du point de rosée à l’intérieur du mur

Calcul du point de rosée à l’intérieur du mur

Comprendre le Calcul du point de rosée à l’intérieur du mur

Dans le cadre de la rénovation thermique d’un bâtiment ancien situé en région tempérée, il est prévu de rajouter une isolation par l’extérieur sur un mur existant en briques pleines.

Il est important de vérifier si cette modification peut entraîner des risques de condensation au sein de la structure du mur, qui pourrait compromettre l’intégrité du bâtiment et la qualité de l’air intérieur.

Pour comprendre l’Évaluation du Risque de Condensation, cliquez sur le lien.

Données fournies:

  • Emplacement : Région tempérée
  • Température extérieure moyenne en hiver : 0°C
  • Température intérieure : 20°C
  • Humidité relative intérieure : 50%
  • Matériau du mur : Brique pleine
    – Conductivité thermique (\(\lambda\)) : 0.6 W/m·K
    – Épaisseur du mur (\(e\)) : 20 cm
  • Matériau d’isolation : Polystyrène expansé
    – Conductivité thermique (\(\lambda\)) : 0.03 W/m·K
    – Épaisseur de l’isolation (\(E\)) : 10 cm
Calcul du point de rosée à l'intérieur du mur

Question de l’exercice:

Calculer le point de rosée à l’intérieur du mur et déterminer si une condensation se produit, en considérant une situation en régime stationnaire et en négligeant les transferts de chaleur par convection à la surface du mur.

Correction : Calcul du point de rosée à l’intérieur du mur

Étape 1 : Calcul de la résistance thermique

Mur en brique :

  • Conductivité thermique (λ) : \(0.6 \, \text{W/(m·K)}\)
  • Épaisseur du mur (e) : \(0.2 \, \text{m}\)

\[ R_{\text{m}} = \frac{e}{\lambda_{\text{mur}}} \] \[ R_{\text{m}} = \frac{0.2 \, \text{m}}{0.6 \, \text{W/(m·K)}} \] \[ R_{\text{m}} = 0.333 \, \text{m}^2\text{K/W} \]

Isolation en polystyrène expansé :

  • Conductivité thermique (λ) : \(0.03 \, \text{W/(m·K)}\)
  • Épaisseur de l’isolation (E) : \(0.1 \, \text{m}\)

\[ R_{\text{i}} = \frac{E}{\lambda_{\text{iso}}} \] \[ R_{\text{i}} = \frac{0.1 \, \text{m}}{0.03 \, \text{W/(m·K)}} \] \[ R_{\text{i}} = 3.33 \, \text{m}^2\text{K/W} \]

Étape 2 : Calcul du flux de chaleur à travers le mur et l’isolation

  • Différence de température (ΔT) : \(20°C – 0°C = 20°C\)
  • Résistance thermique totale (Rtotal) : \(0.333 + 3.33 = 3.663 \, \text{m}^2\text{K/W}\)

\[ Q˙ = \frac{\Delta T}{R_{\text{total}}} \] \[ Q˙ = \frac{20 \, °C}{3.663 \, \text{m}^2\text{K/W}} \] \[ Q˙ = 5.46 \, \text{W/m}^2 \]

Étape 3 : Calcul des températures à l’interface mur/isolation

  • Température intérieure (Tint) : \(20°C\)

\[ T_{\text{interface}} = T_{\text{int}} – Q˙ \times R_{\text{m}} \] \[ T_{\text{interface}} = 20°C – (5.46 \, \text{W/m}^2 \times 0.333 \, \text{m}^2\text{K/W}) \] \[ T_{\text{interface}} = 20°C – 1.82°C \] \[ T_{\text{interface}} = 18.18°C \]

Étape 4 : Détermination du point de rosée

Pression de saturation de l’eau à Tinterface :

\[ P_{\text{sat}} = 610.78 \times \exp\left(\frac{17.27 \times T_{\text{interface}}}{T_{\text{interface}} + 237.3}\right) \]

Pour \( T_{\text{interface}} = 18.18°C \) :

\[ P_{\text{sat}} = 610.78 \times \exp\left(\frac{17.27 \times 18.18}{18.18 + 237.3}\right) \] \[ P_{\text{sat}} = 2064 \, \text{Pa} \]

Pression partielle de vapeur d’eau (Pv) :

  • Humidité relative intérieure (HR) : \(50\%\)

\[ Pv = HR \times \frac{P_{\text{sat}}}{100} \] \[ Pv = 50\% \times 2064 \, \text{Pa} \] \[ Pv = 1032 \, \text{Pa} \]

Étape 5 : Vérification de la condensation

  • Pression partielle de vapeur d’eau : \( Pv = 1032 \, \text{Pa} \)
  • Pression de saturation : \( P_{\text{sat}} = 2064 \, \text{Pa} \)

Conclusion : \( Pv < P_{\text{sat}} \), donc aucune condensation ne se produit à l’interface. La pression partielle de vapeur d’eau est inférieure à la pression de saturation.

Conclusion Finale

L’ajout de l’isolation par l’extérieur est efficace et sûr pour les conditions données, car il n’entraînera pas de condensation, assurant ainsi l’intégrité du mur et la durabilité de la rénovation.

Calcul du point de rosée à l’intérieur du mur

D’autres exercices de thermique des batiments:

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Cordialement, EGC – Génie Civil

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