Table 1 – Groupe 2

Table n°1 – Groupe n°2 – Article 1 – Confort Thermique – Transfert d’énergie

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L’essentiel à savoir sur…

LE CONFORT THERMIQUE ET LES TRANSFERTS D’ENERGIE

 

          • C’est quoi le confort thermique ?

Le confort thermique est une notion subjective. Son appréciation dépend des personnes.

Mais on dénombre trois paramètres essentiels qui permettent de trouver un bon équilibre:

    • La température : il ne faut ni avoir trop chaud, ni trop froid. La température ambiante idéale est estimée à 20°C l’hiver et à 26°C l’été.
    • La vitesse de l’air : les mouvements d’air frais sur la peau sont gênants et procurent une sensation de baisse de température.
    • L’humidité : L’air contient de la vapeur d’eau. Un taux d’humidité trop bas ou trop élevé influe sur les sensations de chaud ou de froid. Le bon équilibre est fixé à un taux d’humidité de 50%.

 

          • Les mécanismes d’échange de la chaleur.

Notre corps échange sans cesse de la chaleur avec son environnement suivant trois procédés distincts:

 

  • Par convection : les échanges de chaleur sont liés au mouvement de l’air autour du corps.
  • Par conduction : les échanges thermiques ont lieu quand le corps est en contact avec une surface solide.
  • Par rayonnement : les échanges de chaleur sont liés à des rayonnements infrarouges qui peuvent être froids ou chauds.

 

 

 

 

 

          • Le transfert d’énergie.

La chaleur se transmet toujours d’un corps chaud vers un corps froid aussi longtemps que leurs températures restent différentes. La chaleur traverse les parois et passe d’un milieu chaud à un milieu froid.  Ainsi, pour obtenir une température ambiante confortable dans son habitation, l’appareil de chauffage doit compenser l’ensemble des pertes de chaleur.

Constat: si la différence de température entre le corps chaud et le corps froid augmente, le transfert de chaleur augmente. Dans notre exemple, l’utilisation du chauffage est beaucoup plus importante lorsque la température extérieure est basse. En effet, le système de chauffage doit compenser des pertes de chaleur plus massives pour maintenir une température intérieure de 20°C. La consommation et la facture d’énergie deviennent plus élevée pour se chauffer lorsqu’il fait froid dehors.

A noter que pour obtenir un confort thermique tout en limitant la consommation d’énergie, on peut opter pour une bonne isolation thermique ce qui réduira les échanges de chaleurs vers l’extérieur.

          • Les évolutions des systèmes de chauffage et/ou d’isolation pour un meilleur confort thermique.

    • A la préhistoire: le feu est utilisé pour se réchauffer.
    • A l’ Antiquité: invention de la cheminée et des thermes (chauffage par le sol). 
    • Au Moyen- Age: création du poêle central qui permet de chauffer plusieurs pièces grace des tuyaux traversants.
    • Aux Temps modernes: invention du chauffage électrique par James Watt.
    • De nos jours: apparition du chauffage central à partir de 1930, mise en place de systèmes de chauffage performants avec une bonne isolation de l’habitation.
    • Objectif actuel et pour l’avenir: la réduction de la consommation d’énergie tout en conservant un confort thermique.

Table n°1-Groupe n°2-Article 2-Améliorer le confort / Isolation thermique / Les matériaux.

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27L’essentiel à savoir sur…

L’AMELIORATION DU CONFORT THERMIQUE:

REALISER UNE ISOLATION THERMIQUE AVEC DES MATERIAUX ISOLANTS

 

          • La répartition des déperditions de chaleur dans une maison.

Dans une maison individuelle non isolée, les déperditions de chaleur sont réparties ainsi:

 

              • par le toit: 25 à 30%
            • par le murs: 20 à 25%
            • par l’air renouvelé et fuites: 20 à 25%
            • par les fenêtres: 10 à 15%
            • par les planchers bas: 7 à 10%
          • par les ponts thermiques: 5 à 10 %

 

 

          • Comment savoir si une maison est bien isolée?

On constate que la toiture de la maison est le principal poste de déperdition de chaleur.

 

On peut détecter un toit (ou des combles) mal isolé par temps de neige. En effet, la neige accumulée sur les toits fondera plus vite dès qu’une habitation présentera un défaut d’isolation au niveau de sa toiture.

 

Pour savoir si une habitation est bien isolée, on peut utiliser la thermographie infrarouge.

 

 

Sur l’image infrarouge, plus la zone va vers la couleur jaune/blanc, plus les déperditions de chaleur
sont importantes.

Dans cet exemple, le haut du toit ainsi que les planchers bas sont des zones de fortes déperditions de chaleur (certainement un défaut d’isolation).

 

 

 

 

Un autre exemple:

Les lignes jaunes de cette image infrarouge mettent en évidence l’existence de ponts thermiques situés à tous les étages de l’immeuble.

Qu’est-ce qu’un pont thermique?

Un pont thermique est une zone ponctuelle ou linéaire qui, dans l’enveloppe d’un bâtiment, présente une variation de résistance thermique. Il s’agit d’un point de la construction où la barrière isolante est rompue à cause d’un défaut constructif majeur ou d’un vieillissement des matériaux.

 

 

Comment éviter et/ou supprimer un pont thermique?

  • à la construction, en isolant totalement les murs avant de poser les planchers.
  • en rénovation, en procédant à l’isolation extérieure de la maison.

Maison en ITI : Isolation Thermique par l’Intérieur (apparition de ponts thermiques sur l’image infrarouge)

Maison en ITE : Isolation Thermique par l’Extérieur (disparition des ponts thermiques)

En schématisant, voilà ce qu’il se passe…

 

 

          • Les isolants thermiques.

Pour réduire la quantité de chaleur thermique d’une habitation transmise avec l’extérieur, on utilise des isolants thermiques.

Plusieurs types de matériaux existent, mais on retiendra 5 familles d’isolants thermiques comme solution technique :

  • les isolants minéraux comme la laine de roche ou la laine de verre.
  • les isolants naturels dont les isolants végétaux (liège, paille, chanvre, fibres de bois ou de lin,…) et les isolants animaux (laine de mouton, plumes de canard,…)
  • les isolants synthétiques comme le polystyrène expansé ou le polyuréthane.
  • les isolants nouvelles générations comme la brique de monomur et le béton cellulaire.
  • les isolants mince appelés aussi « isolants réflecteurs » ou « multicouches » qui sont assemblés d’une ou de plusieurs couches d’aluminium ou de film plastique aluminé. L’isolant mince comprend différentes couches de natures diverses telles que la mousse souple ou le polyéthylène à bulle ou le feutre. Ces isolants ont une faible épaisseur.

Si on augmente l’épaisseur d’un matériau isolant, on augmente l’isolation thermique de celui-ci.

Pour une efficacité optimale, toutes les parois doivent être isolées. Pour une habitation, on isole les murs extérieurs, le plancher sur vide sanitaire et le plafond sous les combles (toiture).

 

          • La résistance thermique.

La performance thermique d’un matériau isolant s’appelle la résistance thermique R. Plus R est grand et plus le matériau est isolant.
R dépend de deux paramètres :

  • en fonction de la conductivité thermique λ (lambda) propre à chaque matériau.
  • en fonction de son épaisseur e.

Exemple:

Matériau = la laine de roche

λ = 0.045 W/m/°C

Plus la couche de laine de roche est épaisse, plus la résistance thermique est importante et plus l’isolation thermique est performante.

Table n°1 – Groupe n°2 – Article 3 – Améliorer le confort thermique / Isolation Phonique / Les Matériaux

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L’essentiel à savoir sur…

AMELIORER LE CONFORT ACOUSTIQUE:

REALISER UNE ISOLATION PHONIQUE AVEC DES MATERIAUX ISOLANTS

 

 

          • Le confort acoustique.

Le seuil de confort en acoustique est propre à chacun de nous, il est donc subjectif.

Mais nous pouvons diminuer la perception des bruits en isolant les parois de la maison avec les bons matériaux. Généralement, on effectue une isolation thermique qui offre une bonne isolation acoustique.

 

          • Les types de bruits possibles dans l’habitat.

Il existe seulement deux types de bruits dans l’habitat :

  • les bruits d’impact qui se propagent par vibrations dans les matériaux (les coups de marteaux, les bruits de pas à l’étage,…)
  • les bruits aériens qui se propagent par vibrations dans l’air (trafic routier, musique, voix,…)

 

          • Les solutions pour réduire les bruits d’impact.

Ce type de bruit peut constituer une nuisance importante dans les bâtiments résidentiels.

Il existe deux types de solution :



  • Une solution  économique et simple: la pose d’un revêtement de sol qui peut faire gagner 15 à 30 dB(A).

Sur la photo, on observe la pose d’une sous-couche acoustique mince sous un parquet (carelage collé).

Cette solution est peu couteuse mais elle n’empêche pas la transmission des vibrations par les murs.

 

  • Une solution performante: couler une chape de mortier sur un matériau isolant lui-même posé sur le plancher support.

Ainsi les murs sont désolidarisés des planchers et le sol flottant atténue la transmission des vibrations sonores.

Les performances de ces ouvrages sont comprises entre 20 dB(A) et 30 dB(A).

Cette solution est très efficace mais elle n’est réalisable que sur une habitation en construction.

 

Bon à savoir: si l’isolation du plancher à l’étage du dessus n’est pas possible, il reste une dernière alternative, réaliser l’isolation du plafond. Ce type de réalisation est constitué d’une ossature métallique fixée au
plafond, sur laquelle sont vissées des plaques de plâtre. Un matelas de matériau isolant vient garnir la cavité située entre le plafond et les plaques de plâtre.

 

          • Les solutions pour réduire les bruits aériens.

L’isolation phonique peut se faire au niveau des murs, des fenêtres et des combles.

  • Au niveau des murs:

L’isolation phonique des murs et cloisons peut se faire par la pose de panneaux sandwich prêts à l’emploi en utilisant une ossature métallique et des plaques de plâtre.

L’isolation peut être renforcée par une lame d’air entre les profilés et la paroi existante.

 

 

  • Au niveau des fenêtres:

Le bon état de la menuiserie est essentiel pour obtenir une bonne isolation phonique.

Des châssis disjoints laissent des interstices (ponts phoniques) par lesquels s’infiltrent les bruits aériens. La pose de joints peut être alors une solution.

Quant au double vitrage classique (4-6-4 ou 4-12-4), il apporte une isolation plus thermique qu’acoustique. Un double vitrage asymétrique (type 10-6-4) est
plus efficace : isolement d’environ 35 dB.

Le vitrage à isolation renforcée (VIR) est encore plus performant : 40 dB.

 

  • Au niveau des combles:

Les trois matériaux d’isolation phonique les plus utilisés sont la laine de verre, la laine de roche et la mousse en polyuréthane.

Il existe  d’autres isolants thermiques très appréciés mais plus coûteux tels que la mousse acoustique, le liège ou encore la ouate de cellulose.

Table n°1 – Groupe n°2 – Article 4 – Quels sont les système de chauffage utilisant des énergies renouvelables.

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L’essentiel à savoir sur…

 

LES SYSTEMES DE CHAUFFAGE UTILISANT DES ENERGIES RENOUVELABLES

 

          • Problématique actuelle.

De nos jours, nous sommes à la recherche pour aussi bien un bâtiment domestique que collectif, d’un système de chauffage efficace permettant de réduire les consommations d’énergie.

On cherche à utiliser des énergies renouvelables s’inscrivant dans le développement durable.

Une énergie renouvelable est une source d’énergie dont le gisement se reconstitue en permanence ou au moins à un rythme égal à celui de sa consommation (Attention : Renouvelable ne veut pas forcément dire non polluant !).

Le développement durable est un concept prenant en compte l’écologie, l’économie et le social. Ce développement doit répondre aux besoins du présent sans compromettre, ni épuiser les ressources pour les générations futures. L’objectif est également de limiter le réchauffement climatique de la planète.

 

          • Exemples d’installations de chauffage s’inscrivant dans le développement durable.

le chauffage à apport solaire :

Ce chauffage permet de capter l’énergie du soleil par le biais de panneaux solaires thermiques ou photovoltaïques et de fournir ainsi de la chaleur au bâtiment en passant par un échangeur (ballon d’eau chaude, etc.…).

 

 

 

 

la pompe à chaleur :

Ce système permet de récupérer les calories de l’environnement extérieur (air, eau, sol) et par principe de compression et de détente d’un gaz, on récupère de la chaleur pour le bâtiment (principe de fonctionnement frigorifique).

 

 

 

la géothermie :

Ce système de chauffage permet de récupérer des calories dans le sous-sol et de les transformer en chaleur pour l’habitation.

 

 

 

 

 

la biomasse :

Il s’agit d’utiliser une chaudière alimentée par des végétaux (ex : bois) qui produit de la chaleur.

 

 

 

 

 

          • Les coûts à prendre en compte.

Pour l’installation d’un système de chauffage, il faut prendre en compte certains paramètres :

    • Les coûts d’installation :

– le coût des composants (chaudière, pompe à chaleur, panneaux solaires, radiateurs…).

– le coût de la main d’œuvre liée à l’installation.

– leur aptitude au recyclage (éco taxe).

    • Les coûts de consommation et d’utilisation :

– le coût de l’énergie utilisée (électricité, bois ….).

– le coût de la maintenance de l’installation (abonnement, SAV, forfait, garantie).

– le coût des fonctions supplémentaires (mise en service à distance).

 

Table n°1 – Groupe n°2 – Article 5 – Réduire la consommation d’un chauffage – Programmation d’un chauffage sur une journée.

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L’essentiel à savoir sur…

 

REDUIRE LA CONSOMMATION D’UN CHAUFFAGE

PROGRAMMATION DU CHAUFFAGE SUR UNE JOURNEE

 

 

Pour assurer un confort thermique optimal, sans gaspillage inutile, il est intéressant de mettre en place pour notre installation de chauffage,

un système de régulation et de programmation du chauffage.

 

          • La Régulation :

La régulation permet de maintenir la température ambiante à une valeur choisie (la température de consigne) et ceci, en prenant en compte les apports gratuits de chaleur (soleil,
appareils de cuisson, etc.). On évite ainsi les surchauffes inutiles.

Par exemple, pour une régulation dont la température de consigne est à 19°C :

    • Si la température mesurée est inférieure à 19°C alors le chauffage s’allume.
    • Si la température mesurée est supérieure à 19°C alors le chauffage s’éteint.

La plage de température dans laquelle on se sent bien, sans avoir ni chaud, ni froid, est assez étroite. Procurer cette sensation en permanence exige le maintien de la température ambiante sans
variations brutales. La première qualité d’une régulation est de garantir cette stabilité du confort thermique.

 

          • La Programmation :

La programmation complète la régulation.

Quand les besoins ou l’occupation du logement changent, la programmation permet de faire varier la température de consigne du régulateur (température basse et température de confort) :

    • En fonction des moments de la journée (jour/nuit, présence/absence).
    • En fonction des jours de la semaine (jours travaillés/week-end).

Ce programme est établi au préalable. Il peut être modifiable à tout moment, notamment pour les périodes de vacances ou d’absence de longue durée.

 

          • Un système de régulation et de programmation:

Un tel système réduit considérablement la consommation d’énergie du système de chauffage. Les sources de production d’énergie sont moins sollicitées, ce qui est plus économique et bénéfique pour la planète.

Exemple pratique d’un chauffage électrique de puissance 5kw :

    • sans régulation ni programmation, la consommation journalière est de 120 kWh.
    • avec régulation seule à 19°C, la consommation est réduite à 44 kWh (-63%).
    • avec régulation et programmation, on obtient une réduction de la consommation à 31 kWh (-74%).

Conclusion: avec l’utilisation d’un système de régulation et de programmation, la consommation électrique est réduite de -74% (environ divisée par quatre), ce qui sur une année est une sérieuse source d’économie d’énergie.

 

          • Schéma de principe d’une régulation avec programmation: