méthode d’évaluation de la transmission thermique de l ... · pdf...

Méthode d’évaluation de la transmission thermique de

l’enveloppe à partir de la mesure en continu et indirect des flux

entrant/sortant

Olivier Bonneau – Myriam Humbert

Comment déterminer la transmission thermique de l’enveloppe ?

Apports solaires

Bâtiment instrumenté

Apports internes

Fournituredu système de chauffage

Pertes parrenouvellement d’air

Déperditions par l‘enveloppe

Pertespar infiltration d’air

Pertes

techniques

Bilan thermique à partir des mesures

U bât (T i−T e)×Aenv=∑Φentrant−∑Φ sortant

Déduction de Ubât modulo l’occupation

Comment déterminer la transmission thermique de l’enveloppe ?

Bilan thermique à partir des mesures

Et l'inertie ?

✔ Bilan sur une semaine

✔ Choix d'une semaine occupée, suivant une semaine occupée

Choix de la semaine où les besoins de chauffage totaux sont le plus important pour s'affranchir de l'action des occupants de l'enveloppe :

✔ Ouverture des fenêtres

✔ Fermetures des volets/protections solaires

U bât (T i−T e)×Aenv=∑Φentrant−∑Φ sortant

Mesure des besoins de chauffageApports solaires


Apports internes



Déperditionspar l’enveloppe


Pertes

techniques

Mesure horaire de l’énergie dissipée dans le volume chauffé (W/h)

Mesure des apports de chaleur

Apports réels au bâtiment

• Mesure des besoins en chauffage sur le circuit de distribution de chauffage en sortie de chaufferie– Pas de mesure des pertes de

distribution dans les parties communes entre la chaufferie et les logements

– Pertes estimées forfaitairement à 3 %– Période d’étude :

du 01/12/2013 au 22/02/2014

Pour effectuer un suivi au pas de temps horaire, le poids d’impulsion des compteurs doit être inférieur à 1/10ème de la puissance nominale du circuit

Exemple d’un bâtiment collectif de 18 logements

Détermination des apports solaires

Apports solaires


Apports internes





Pertes

techniques


1/ Mesure du rayonnement solaire horizontal global journalierau moyen d’un pyranomètre (W/m²)



Situation du bâtiment et son environnent proche

Façade sud-ouest Façade sud-est Façade nord-est Façade nord-ouestprofil masque

0

10

20

30

40

50

60

70

azimut (° sud)

hau

teu

r (°

)

profil masque

0

10

20

30

40

50

60

70

azimut (° sud)

hau

teu

r (°

)

profil masque

0

10

20

30

40

50

60

70

azimut (° sud)

hau

teu

r (°

)

profil masque

0

10

20

30

40

50

60

70

azimut (° sud)

hau

teu

r (°

)

Relève des masques solaires

Peu de masques influents au regard de la course du soleil

Pour chaque façade

Hauteur des masques

Dimension des baies, des parois opaques

Casquettes, joues

Albedo

gestion

Surface solaire

équivalente HorizontaleFaçade 1

pyranomètre

2/ Surface équivalente horizontale par façade

020406080

100120140160180

Surfaces solaires équivalentes directes et diffuses des différentes façades

par jour de l'annéetoiture Ssedir (y/c albédo)

toiture Ssedif (y/c albédo)

ouest Ssedir (y/c albédo)

ouest Ssedif (y/c albédo)

est Ssedir (y/c albédo)

est Ssedif (y/c albédo)

nord Ssedir (y/c albédo)

nord Ssedif (y/c albédo)

sud Ssedir (y/c albédo)

sud Ssedif (y/c albédo)

jour de l'années

urf

ace

éq

uiv

ale

nte


Présence de joues et casquettes sur une faible partie de la façade sud

Gestion des protections solaires : hypothèse prise de 10 % des protections en position fermée

Sensibilité à la gestion des protections solaires

2/ Surface équivalente horizontale par façade2/ Surface équivalente horizontale par façade

3/ Apports solaires journaliersRayonnement solaire global horizontal journalier W/m²

Apports solaires


Apports internes





Pertes

techniques

Détermination des apports internes

• Occupants :– Identification des plages

d’absence à partir de la mesure : analyse des besoins d’ECS et des consommations électriques

– nombre d’occupants et heures de présence déterminés par enquête ou statistique

• Équipements électriques– Mesure des consommations

d’électricité spécifique totales en volume chauffé ou données statitiques

Détermination des apports internes

Exemple d’un bâtiment collectif de 18 logementsEnquête d’occupation réalisée dans 4 logements sur 18 : manque de représentativité → scénario conventionnel

Profil d'occupation population adulte(en %)

Heure 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Lundi 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

Mardi 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

Mercredi 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

Jeudi 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

Vendredi 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

Samedi 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Dimanche 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Apports internes sur la semaine kWh

Occupants (25 adultes) 362

Équipements électrique 392

Mesure des déperditions par renouvellement d’air

Apports solaires


Apports internes





Pertes

techniques

Déduction des pertes aérauliques à partir de la mesure horaire :

– Débit d’extraction

– Température • de l’air soufflé• de l’air sortant

Pour les double flux, prise en compte de l’efficacité de l’échangeur à déduire des pertes


Pventilateur=0,34×Débit×(T entrant−T sortant)/1000

VMC simple flux, hygro B (logements) et CTA double flux (local communal)

● Débit d’extraction : utilisation de la courbe de débit de chaque ventilateur

● Températures Hygro B : ● Mesure de la température de l’air

extérieur (station météo ou sonde sous abri),

● Température moyenne pondérée des volumes de 4 logements échantillonnés

● Températures Double flux : gaine air entrant, gaine air repris


exemple d’un bâtiment collectif de 18 logements

Date heure Consommation électrique de(s)

extracteur(s) (kWh)

Débit d'extraction (m3/h)

Température entrante (°C)

Température sortante (°C)

Déperditions par ventilation du bâtiment (kWh) (système

2)

01/12/13 0:00 0,27 389 15,6 21,2 -0,744

01/12/13 1:00 0,28 403 15,6 21,2 -0,774

01/12/13 2:00 0,27 389 15,6 21,2 -0,750

01/12/13 3:00 0,28 403 15,5 21,2 -0,780

Mesure des déperditions par défauts d’étanchéité à l’air

Apports solaires


Apports internes





Pertes

techniques

Pertes

techniques

Données à connaître

Températureintérieure (°C)

(moyenne pondérée des

locaux)

Températureextérieure (°C) et vitesse moyenne horaire du vent

(°C): station météo sur un toit à 900m

Valeur du test d’étanchéité à l’air de l’ensemble du

bâtiment (y compris communs en

volume chauffé : 1,64 m3/h.m²

Données mesurées

entrées d’air hygro B : module des entrées d’air : 791,7 m3/h

Hauteur du bâtiment : 13,85 m

Logement collectif traversant

Surface déperditive Atbat : 1559,33 m²


Mesure des déperditions par défauts d’étanchéité à l’air

Bilan thermique

Ubat théorique : 0,519 W/m².K

Cause des écarts :● Défauts d’isolation de l’enveloppe constatés par thermographie● Ponts thermiques non traités● Sous estimation possible des ouvertures des fenêtres

Part des apports et pertes énergétiques du bâtiment

-5000-4000-3000-2000-1000

010002000300040005000

Semaine de l'étude =semaine 8

Appo

rts

et p

erte

s (k

Wh)

Déperditions par ouverture desfenêtres (kWh)

Déperditions à travers l'enveloppe(kWh)

Déperditions aérauliques par défautsd'étanchéité à l'air (kWh)

Besoins de chauffage mesurés (kWh)

Apports internes (kWh)

Déperditions aérauliques parventilation (kWh)

Apports solaires (kWh)

Comparaison des besoins de chauffage mesurés et calculs pour Ubat = 0,609 W/m².K

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14semaine

Beso

ins

en c

hauf

fage

(kW

h)

Besoins dechauffage calculéspour Ubat = 0,609W/m².K (kWh)

Besoins de chauffagemesurés (kWh)

Une isolation de l’enveloppe moins performante que la cible• Ponts thermiques non pris en

compte ou sous-estimés : – ponts thermiques avec le plancher bas

ou RDC, balcons, linteaux de fenêtres – Liaisons fenêtres/mur et coffres de

volet roulants en réhabilitation – Ponts thermiques intégrés dûs à la

fixation du bardage

• Défauts de mise en œuvre de l’isolation

• Dégradation de l’isolation par la pluie

• Ouverture des fenêtres

Résultats Ubât Prébat 2013-2014

Conclusion et perspectives● Domaine d’application de la méthode :

✔ Besoins de chauffage suffisamment important✔ Conditions intérieure relativement homogènes

● Points délicats de l’appréciation de l’occupation : gains internes, actions sur les volets, les fenêtres

● Selon la typologie des bâtiments, il est possible de simplifier l’instrumentation

● Nécessite l’expertise de l’opérateur ● Travail en cours sur les incertitudes et la sensibilité aux

différents paramètres

méthode d’évaluation de la transmission thermique de l ... · pdf...

Documents