Calcul des pertes de chaleur à travers les structures d'enceinte externes.

Lavage

Concevoir un système de chauffage « à l'œil nu » peut très probablement conduire soit à une augmentation injustifiée des coûts de fonctionnement, soit à un sous-chauffage de la maison.

Pour éviter que l’un ou l’autre ne se produise, il faut tout d’abord calculer correctement les déperditions thermiques de la maison.

Et uniquement en fonction des résultats obtenus, la puissance de la chaudière et des radiateurs est sélectionnée. Notre conversation portera sur la manière dont ces calculs sont effectués et sur ce qui doit être pris en compte.

Les auteurs de nombreux articles réduisent le calcul des déperditions thermiques à une action simple : il est proposé de multiplier la surface de la pièce chauffée par 100 W. La seule condition avancée dans ce cas concerne la hauteur sous plafond - elle doit être de 2,5 m (pour les autres valeurs, il est proposé de saisir un facteur de correction).

En fait, un tel calcul est si approximatif que les chiffres obtenus grâce à son aide peuvent être assimilés en toute sécurité à ceux « pris depuis les airs ». Après tout, la quantité spécifique de perte de chaleur est influencée par un certain nombre de facteurs : le matériau des structures enveloppantes, la température extérieure, la surface et le type de vitrage, le taux de renouvellement de l'air, etc.

Perte de chaleur à la maison

De plus, même pour des maisons avec des surfaces chauffées différentes, toutes choses égales par ailleurs, sa valeur sera différente : dans une petite maison - plus, dans une grande maison - moins. C'est ainsi que se manifeste la loi du cube carré.

Par conséquent, il est extrêmement important que le propriétaire de la maison maîtrise une méthode plus précise pour déterminer les pertes de chaleur. Cette compétence vous permettra non seulement de sélectionner des équipements de chauffage avec une puissance optimale, mais aussi d'évaluer, par exemple, l'effet économique de l'isolation.

En particulier, il sera possible de comprendre si la durée de vie de l'isolant thermique dépassera sa période d'amortissement.
La première chose que l’entrepreneur doit faire est de décomposer la perte de chaleur totale en trois composantes :
pertes dues aux structures enveloppantes ;

causé par le fonctionnement du système de ventilation ;

associé au rejet d'eau chauffée dans les égouts.

Examinons chacune des variétés en détail.

Un toit froid rend difficile la création d'un grenier confortable. vous apprendrez comment isoler un plafond sous une toiture froide et quels matériaux sont les plus efficaces.

Calcul des pertes de chaleur

Voici comment faire les calculs :

Pertes de chaleur à travers les enveloppes des bâtiments

Pour chaque matériau entrant dans la composition de l'enveloppe du bâtiment, dans l'ouvrage de référence ou le passeport fourni par le fabricant, on retrouve la valeur du coefficient de conductivité thermique Kt (unité de mesure - W/m*degré).

Pour chaque couche de structures enveloppantes, nous déterminons la résistance thermique à l'aide de la formule : R = S/Kt, où S est l'épaisseur de cette couche, m.

Pour les structures multicouches, les résistances de toutes les couches doivent être additionnées.

Nous déterminons la perte de chaleur pour chaque structure à l'aide de la formule Q = (A / R) *dT,

A est la superficie de la structure enveloppante, m². m;
dT - différence entre les températures externe et interne.
dT doit être déterminé pour la période de cinq jours la plus froide.

Perte de chaleur par ventilation

Pour cette partie du calcul, il est nécessaire de connaître le taux de renouvellement d’air.

Dans les bâtiments résidentiels construits selon les normes domestiques (les murs sont perméables à la vapeur), il est égal à un, c'est-à-dire que tout le volume d'air de la pièce doit être renouvelé en une heure.

Dans les maisons construites selon la technologie européenne (norme DIN), dont les murs sont recouverts d'un pare-vapeur de l'intérieur, le taux de renouvellement d'air doit être augmenté à 2. Autrement dit, en une heure, l'air de la pièce devrait être renouvelé deux fois.

Nous déterminons les pertes de chaleur par ventilation à l'aide de la formule :

Qv = (V*Kv / 3600) * p * s * dT,

V - volume de la pièce, mètres cubes. m;
Kv - taux de renouvellement d'air ;
P - densité de l'air, prise égale à 1,2047 kg/mètre cube. m;
C - capacité thermique spécifique de l'air, prise égale à 1005 J/kg*C.

Le calcul ci-dessus nous permet de déterminer la puissance que doit avoir le générateur de chaleur du système de chauffage. S'il s'avère trop élevé, vous pouvez procéder comme suit :

abaisser les exigences relatives au niveau de confort, c'est-à-dire régler la température souhaitée pendant la période la plus froide à un niveau minimum, disons 18 degrés ;
en période de grand froid, réduire le taux de renouvellement d'air : la capacité minimale de ventilation de soufflage autorisée est de 7 mètres cubes. m/h pour chaque habitant de la maison ;
prévoir l'organisation de la ventilation de soufflage et d'extraction avec un récupérateur.

A noter que le récupérateur est utile non seulement en hiver, mais aussi en été : par temps chaud, il permet d'économiser le froid produit par le climatiseur, même si à cette période il ne fonctionne pas aussi efficacement que par temps froid.

Lors de la conception d'une maison, il est préférable d'effectuer un zonage, c'est-à-dire d'attribuer à chaque pièce sa propre température en fonction du confort requis.

Par exemple, dans une chambre d’enfant ou dans une chambre de personne âgée, la température doit être d’environ 25 degrés, tandis que pour le salon, 22 degrés suffiront. Sur un palier ou dans une pièce où les résidents apparaissent rarement ou où se trouvent des sources de génération de chaleur, la température de conception peut généralement être limitée à 18 degrés.

Évidemment, les chiffres obtenus dans ce calcul ne sont pertinents que pour une très courte période – la période de cinq jours la plus froide. Pour déterminer la quantité totale de consommation d'énergie pendant la saison froide, le paramètre dT doit être calculé en tenant compte non pas de la température la plus basse, mais de la température moyenne. Ensuite, vous devez procéder comme suit :

W = ((Q + Qв) * 24 * N)/1000,
W est la quantité d'énergie nécessaire pour reconstituer les pertes de chaleur à travers l'enveloppe du bâtiment et la ventilation, en kWh ;

N est le nombre de jours de la saison de chauffage.

Cependant, ce calcul sera incomplet si les pertes de chaleur dans le réseau d’égouts ne sont pas prises en compte.

Pour effectuer les procédures d'hygiène et faire la vaisselle, les habitants de la maison chauffent l'eau et la chaleur produite est évacuée dans les égouts.

Mais dans cette partie du calcul, il est nécessaire de prendre en compte non seulement le chauffage direct de l'eau, mais également le chauffage indirect - la chaleur est collectée par l'eau dans le réservoir des toilettes et le siphon, qui est également évacuée dans les égouts.

Sur cette base, la température moyenne de chauffage de l’eau est supposée n’être que de 30 degrés. Nous calculons les pertes de chaleur par les égouts à l'aide de la formule suivante :

Qк = (Vв * T * р * с * dT) / 3 600 000,
Vв - volume mensuel de consommation d'eau sans division en mètres cubes chauds et froids. m/mois ;
P est la densité de l'eau, on prend p = 1000 kg/cube. m;
C est la capacité calorifique de l'eau, on prend c = 4183 J/kg*C ;
dT - différence de température. Considérant qu'en hiver l'eau d'entrée a une température d'environ +7 degrés, et que nous avons convenu de considérer la température moyenne de l'eau chauffée comme étant égale à 30 degrés, nous devrions prendre dT = 23 degrés.

3 600 000 - le nombre de joules (J) dans 1 kWh.

Un exemple de calcul des déperditions de chaleur à la maison

Calculons les déperditions thermiques d'un bâtiment de 2 étages d'une hauteur de 7 m et de dimensions de 10x10 m en plan.

Les murs ont une épaisseur de 500 mm et sont construits en céramique chaude (Kt = 0,16 W/m*C), isolés extérieurement avec de la laine minérale de 50 mm d'épaisseur (Kt = 0,04 W/m*C).

La maison dispose de 16 fenêtres d'une superficie de 2,5 mètres carrés. m.

La température extérieure pendant la période de cinq jours la plus froide est de -25 degrés.

À l'intérieur de la maison, il est nécessaire d'assurer une température de +23 degrés.

Consommation d'eau - 15 mètres cubes. m/mois

La durée de la période de chauffage est de 6 mois.

Nous déterminons les pertes de chaleur à travers les structures enveloppantes (par exemple, nous ne considérerons que les murs)

Résistance thermique :

matériau de base : R1 = 0,5 / 0,16 = 3,125 m². m*S/O ;
isolation : R2 = 0,05/0,04 = 1,25 m². m*S/O.

Idem pour le mur dans son ensemble : R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 m². m*S/O.

Nous déterminons la superficie des murs : A = 10 x 4 x 7 – 16 x 2,5 = 240 m². m.

Les pertes de chaleur à travers les murs seront :

Qс = (240 / 4,375) * (23 – (-25)) = 2633 W.

De la même manière, les pertes de chaleur à travers le toit, le sol, les fondations, les fenêtres et la porte d'entrée sont calculées, après quoi toutes les valeurs obtenues sont résumées.

Les fabricants indiquent généralement la résistance thermique des portes et fenêtres dans la fiche technique du produit.

Perte de chaleur par ventilation

Veuillez noter que lors du calcul des pertes de chaleur à travers le sol et les fondations (s'il y a un sous-sol), la différence de température dT sera beaucoup plus petite, car son calcul ne prend pas en compte la température de l'air, mais la température du sol, qui est beaucoup plus chaude dans hiver.

On détermine le volume d'air dans la pièce (pour simplifier le calcul, l'épaisseur des murs n'est pas prise en compte) :

V = 10x10x7 = 700 mètres cubes m.

En prenant le taux de renouvellement d'air Kv = 1, on détermine la déperdition thermique :

Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-25)) = 11300 W.

Aération dans la maison

Perte de chaleur par les égouts

Tenant compte du fait que les habitants consomment 15 mètres cubes. m d'eau par mois, et la période de facturation est de 6 mois, les déperditions thermiques par le réseau d'assainissement seront de :

Qk = (15 * 6 * 1 000 * 4 183 * 23) / 3 600 000 = 2 405 kWh

Si vous ne vivez pas dans une maison de campagne en hiver, hors saison ou pendant les étés froids, vous devez quand même la chauffer. dans ce cas, cela peut être le plus approprié.

Vous pouvez en savoir plus sur les raisons de la chute de pression dans le système de chauffage. Dépannage.

Estimation du montant total de la consommation énergétique

Pour estimer le volume total de consommation d'énergie pendant la période de chauffage, il est nécessaire de recalculer les pertes de chaleur à travers la ventilation et les structures enveloppantes, en tenant compte de la température moyenne, c'est-à-dire que dT ne sera pas de 48, mais seulement de 28 degrés.

Les pertes de puissance moyennes à travers les murs seront alors :

Qс = (240 / 4,375) * (23 – (-5)) = 1536 W.

Supposons qu'une moyenne supplémentaire de 800 W soit perdue à travers le toit, le sol, les fenêtres et les portes, alors la puissance moyenne totale de perte de chaleur à travers l'enveloppe du bâtiment sera Q = 1 536 + 800 = 2 336 W.

Le taux moyen de perte de chaleur par ventilation sera de :

Ensuite pendant toute la période vous devrez dépenser en chauffage :

W = ((2336 + 6592)*24*183)/1000 = 39211 kWh.

A cette valeur, il faut ajouter 2 405 kWh de pertes par le réseau d'égouts, de sorte que la consommation totale d'énergie pour la période de chauffage sera de 41 616 kWh.

Si seul le gaz est utilisé comme vecteur énergétique, à partir de 1 mètre cube. m dont il est possible d'obtenir 9,45 kWh de chaleur, il lui faudra alors 41616 / 9,45 = 4404 mètres cubes. m.

Vidéo sur le sujet

Les déperditions thermiques sont déterminées pour les pièces chauffées 101, 102, 103, 201, 202 selon le plan d'étage.

Principales pertes de chaleur, Q (W), sont calculés à l'aide de la formule :

où : K – coefficient de transfert thermique de la structure enveloppante ;

F – zone des structures enveloppantes ;

n – coefficient tenant compte de la position des structures enveloppantes par rapport à l'air extérieur, pris selon le tableau. 6 « Coefficient prenant en compte la dépendance de la position de la structure enveloppante par rapport à l'air extérieur » SNiP 23/02/2003 « Protection thermique des bâtiments ». Pour couvrir les sous-sols froids et les sols des combles selon la clause 2 n = 0,9.

Perte de chaleur générale

Selon l'article 2a adj. 9 SNiP 2.04.05-91* les déperditions de chaleur supplémentaires sont calculées en fonction de l'orientation : murs, portes et fenêtres orientés au nord, à l'est, au nord-est et au nord-ouest à hauteur de 0,1, au sud-est et à l'ouest - à hauteur de 0,05 ; dans les pièces d'angle en plus - 0,05 pour chaque mur, porte et fenêtre orientés au nord, à l'est, au nord-est et au nord-ouest.

Selon le paragraphe 2d adj. 9 SNiP 2.04.05-91* la perte de chaleur supplémentaire pour les portes doubles avec des vestibules entre elles est prise égale à 0,27 H, où H est la hauteur du bâtiment.

Perte de chaleur due à l'infiltration pour les locaux d'habitation, selon l'application. 10 SNiP 2.04.05-91* « Chauffage, ventilation et climatisation », adopté selon la formule

où : L est la consommation d'air extrait, non compensée par l'air soufflé : 1 m 3 / h pour 1 m 2 de surface habitable et coin cuisine d'un volume supérieur à 60 m 3 ;

c – capacité thermique spécifique de l'air égale à 1 kJ / kg × °C ;

p – densité de l'air extérieur à texte égal à 1,2 kg/m 3 ;

(t int – text) – différence entre les températures interne et externe ;

k – coefficient de transfert de chaleur – 0,7.

Gains de chaleur domestique sont calculés à raison de 10 W/m2 de surface au sol des locaux d'habitation.

Perte de chaleur estimée de la pièce défini comme Q calc = Q + Q i – Q life

Calcul des pertes de chaleur par les structures enveloppantes

Calcul des déperditions thermiques par les structures enveloppantes Les déperditions thermiques sont déterminées pour les pièces chauffées 101, 102, 103, 201, 202 selon le plan d'étage. La perte de chaleur principale, Q (W), est calculée en utilisant

Calcul des déperditions thermiques d'une maison à travers les enveloppes du bâtiment

Voyons comment calculer la perte de chaleur d'une maison à travers l'enveloppe du bâtiment. Le calcul est donné à partir de l'exemple d'un immeuble résidentiel d'un étage. Ce calcul peut également être utilisé pour calculer les déperditions thermiques d’une pièce séparée, d’une maison entière ou d’un appartement individuel.

Un exemple de spécification technique pour le calcul des déperditions thermiques

Tout d'abord, nous établissons un plan de maison simple indiquant la superficie des locaux, la taille et l'emplacement des fenêtres et de la porte d'entrée. Ceci est nécessaire pour déterminer la superficie de la maison à travers laquelle se produisent les pertes de chaleur.

Formule pour calculer la perte de chaleur

Pour calculer les pertes de chaleur, nous utilisons les formules suivantes :

R= B/ K- il s'agit d'une formule de calcul de la résistance thermique de l'enveloppe du bâtiment.

R - résistance thermique, (m2*K)/W ;
K - coefficient de conductivité thermique du matériau, W/(m*K) ;
B - épaisseur du matériau, m.

Q - perte de chaleur, W ;
S - superficie de l'enveloppe du bâtiment, m2 ;
dT - différence de température entre l'intérieur et l'extérieur, K ;
R - valeur de la résistance thermique de la structure, m2.K/W

Pour le calcul, nous prenons le régime de température à l'intérieur de la maison comme +21..+23°С - ce régime est le plus confortable pour une personne. La température extérieure minimale pour le calcul des déperditions de chaleur est considérée comme étant de -30°C, car en hiver dans la région où la maison est construite (région de Yaroslavl, Russie), une telle température peut durer plus d'une semaine et c'est la température la plus basse. indicateur qu'il est recommandé d'inclure dans les calculs, tandis que la différence de température nous obtenons dT = 51..53, en moyenne – 52 degrés.

La déperdition thermique totale d'une maison comprend la déperdition thermique de toutes les structures enveloppantes, donc, à l'aide de ces formules, nous effectuons :

Après le calcul, nous avons reçu les données suivantes :

Total : le résultat total des pertes de chaleur à travers l'enveloppe du bâtiment était de 1,84 kWh.

Note: Ce calcul est approximatif et avec un calcul plus précis des pertes de chaleur des clôtures de la maison, les valeurs obtenues peuvent avoir un indicateur différent, car dans mon calcul je n'ai pas pris en compte certains facteurs qui peuvent, à un degré ou à un autre, influencent la quantité de perte de chaleur. Si vous souhaitez obtenir un calcul précis ou obtenir des conseils d'experts sur cette question, vous pouvez poser votre question dans la section Questions et réponses.

Calcul de la perte de chaleur ambiante

Dans les bâtiments civils et résidentiels, les déperditions de chaleur dans les locaux comprennent les déperditions de chaleur à travers diverses structures d'enceinte, telles que les fenêtres, les murs, les plafonds, les sols, ainsi que la consommation de chaleur pour chauffer l'air, qui s'infiltre par les fuites dans les structures de protection (structures d'enceinte ) d'une pièce donnée. Il existe d’autres types de déperditions thermiques dans les bâtiments industriels.

Le calcul des pertes de chaleur dans une pièce est effectué pour toutes les structures entourant toutes les pièces chauffées. Les pertes de chaleur à travers les structures internes ne peuvent pas être prises en compte si la différence de température avec celle des pièces voisines peut atteindre 3 ° C.

Les pertes de chaleur à travers l’enveloppe du bâtiment sont calculées à l’aide de la formule suivante, W :

t n B – température de l'air extérieur, o C ;

t dans – température ambiante, o C ;

F – superficie de la structure de protection, m2 ;

n – coefficient qui prend en compte la position de la clôture ou de la structure de protection (sa surface extérieure) par rapport à l'air extérieur ;

R o – résistance au transfert de chaleur, m 2 o C / W, qui est déterminée par la formule suivante :

R in.n – dans le cas d'un entrefer fermé dans la structure, sa résistance thermique, m 2 o s / W (voir tableau 2).

λ i – accepté dans les ouvrages de référence.

Pour les portes et fenêtres, la résistance au transfert de chaleur est très rarement calculée et est plus souvent prise en fonction de leur conception selon les données de référence et les SNiP.

Les superficies des clôtures pour les calculs sont généralement déterminées selon les dessins de construction. La température t intérieure pour les bâtiments résidentiels est choisie dans l'annexe 1, t n B - dans l'annexe 2 du SNiP, en fonction de l'emplacement du chantier de construction. Les pertes de chaleur supplémentaires sont indiquées dans le tableau 3, coefficient n - dans le tableau 4.

La consommation de chaleur pour chauffer l'air extérieur infiltrant dans les bâtiments publics et résidentiels pour tous types de locaux est déterminée par deux calculs.

Le premier calcul détermine la consommation d'énergie thermique Q i pour chauffer l'air extérieur, qui pénètre dans la pièce i grâce à la ventilation naturelle par aspiration.

Le deuxième calcul détermine la consommation d'énergie thermique Q i pour chauffer l'air extérieur, qui pénètre dans une pièce donnée par des fuites dans les clôtures dues au vent et (ou) à la pression thermique. Pour le calcul, la plus grande valeur de perte de chaleur déterminée par les équations suivantes (1) et (ou) (2) est prise.

où L, m 3 / heure est le débit d'air évacué des locaux ; pour les bâtiments d'habitation, 3 m 3 / heure sont prélevés pour 1 m 2 de surface habitable, cuisines comprises ;

c – capacité thermique spécifique de l'air (1 kJ/kg o C));

ρ n – densité de l'air à l'extérieur de la pièce, kg/m3.

La densité de l'air γ, N/m 3, sa densité ρ, kg/m 3, sont déterminées selon les formules :

γ= 3463 / (273 +t) , ρ = γ / g ,

où g = 9,81 m/s 2, t, °C – température de l'air.

La consommation de chaleur pour chauffer l'air qui pénètre dans la pièce par diverses fuites de structures de protection (clôtures) en raison du vent et de la pression thermique est déterminée selon la formule :

où k est un coefficient qui prend en compte le contre-flux de chaleur, pour les portes et fenêtres de balcon à vantail séparé, il est supposé être de 0,8, pour les fenêtres à simple et double vantail – 1,0 ;

G i – débit d'air pénétrant (s'infiltrant) à travers les structures de protection (structures enveloppantes), kg/h.

R et, m 2 · h/kg – la résistance à la perméabilité à l'air de cette clôture, qui peut être prise conformément à l'annexe 3 du SNiP. Dans les bâtiments à panneaux, le débit d'air supplémentaire infiltré par les fuites dans les joints des panneaux est également déterminé.

La valeur Δ Р i est déterminée à partir de l'équation Pa :

où H, m est la hauteur du bâtiment depuis le niveau zéro jusqu'à l'embouchure de la gaine de ventilation (dans les bâtiments sans greniers, l'embouchure est généralement située à 1 m au-dessus du toit et dans les bâtiments avec grenier - à 4 à 5 m au-dessus du plancher du grenier);

h i, m – hauteur du niveau zéro jusqu'au sommet des portes ou fenêtres des balcons pour lesquelles le débit d'air est calculé ;

с е,р u с е,n – coefficients aérodynamiques pour les surfaces sous le vent et au vent du bâtiment, respectivement. Pour les bâtiments rectangulaires avec e,p = –0,6, avec e,n = 0,8 ;

V, m/s – vitesse du vent, prise en compte pour le calcul conformément à l'annexe 2 ;

k 1 – coefficient qui prend en compte la dépendance de la vitesse du vent, de la pression et de la hauteur du bâtiment ;

p int , Pa – la pression atmosphérique conditionnellement constante qui se produit lorsque la ventilation forcée fonctionne ; p int peut être ignorée lors du calcul des bâtiments résidentiels, car elle est égale à zéro.

Pour les clôtures jusqu'à 5,0 m de hauteur, le coefficient k 1 est égal à 0,5, pour une hauteur jusqu'à 10 m il est de 0,65, pour une hauteur jusqu'à 20 m il est de 0,85 et pour les clôtures de 20 m et au-dessus, il est considéré comme étant de 1,1.

Perte de chaleur totale estimée dans la pièce, W :

Q inf – consommation de chaleur maximale pour chauffer l'air infiltré, tirée des calculs selon les formules (2) u (1);

Q ménage - toutes les émissions de chaleur des appareils électroménagers, de l'éclairage et d'autres sources de chaleur possibles, qui sont acceptées pour les cuisines et les locaux d'habitation à hauteur de 21 W pour 1 m 2 de surface calculée.

Coefficients d'absorption thermique α in et coefficients de transfert thermique α n

Calcul des déperditions thermiques à travers les enveloppes des bâtiments

Calcul des déperditions thermiques à travers les enveloppes des bâtiments

Pour calculer les déperditions thermiques d'une maison, vous devez connaître la résistance thermique d'éléments tels que : Mur, fenêtre, toit, fondation, etc. Pour trouver la résistance thermique, vous devez connaître la conductivité thermique des matériaux. Pensez à la ventilation et à l’infiltration. Ensuite, nous le décomposerons pièce par pièce.

Considérez la structure d'un cube de 5x5 mètres. Les bords, qui sont en béton de 200 mm d'épaisseur.

Assemblons un cube à partir de 6 faces (murs). Voir image.

La température à l’intérieur du cube est de 25 degrés. De l'extérieur -30°C degrés. Du sol 6°C.

À propos, peu de gens savent ou comprennent que la température venant du sol est de 6 à 7 degrés. A 2 mètres de profondeur, cette température reste stable. Je veux dire en Russie, même en hiver, à 2 mètres de profondeur, la température reste au-dessus de zéro toute l'année. La neige au sommet augmente la rétention de chaleur sous terre. Et si vous n'avez rien sous le sol du premier étage, la température y tendra vers 6-8 degrés. À condition que les fondations soient isolées et qu'il n'y ait pas de ventilation extérieure.

Problème, exemple de calcul

Trouvez la perte de chaleur d'une structure de dimensions 5x5x5 mètres. Les murs sont en béton de 200 mm d'épaisseur.

Tout d'abord, calculons un mur (bord 5x5 m.) S = 25 m 2

R – résistance thermique (température) au transfert de chaleur. (m 2 °C)/W

Rmat – résistance thermique du matériau (mur/bord)

Rin – résistance thermique de l'air situé près du mur à l'intérieur

La déroute est la résistance thermique de l'air située près du mur de la rue.

a vn – Coefficient de transfert thermique du mur dans la pièce

a nar - Coefficient de transfert de chaleur du mur depuis la rue

Les coefficients de transfert de chaleur a in et a nar ont été trouvés expérimentalement et sont toujours pris comme constante dans les calculs : a in = 8,7 W/m 2 ; et nar = 23 W/m 2. Il y a des exceptions.

Coefficient de transfert de chaleur selon SNiP

Autrement dit, s’il s’agit de murs latéraux et d’un toit, le coefficient de transfert de chaleur est alors estimé à 23 W/m2. S’il s’agit d’un mur extérieur ou d’un toit, il est alors estimé à 8,7 W/m2.

Dans tous les cas, si les murs sont isolés, l'effet du transfert de chaleur devient soudainement insignifiant. Autrement dit, la résistance de l’air près du mur représente environ 5 % de la résistance du mur lui-même. Même si vous faites une erreur dans le choix du coefficient de transfert de chaleur, le résultat de la perte de chaleur totale ne changera pas de plus de 5 %.

Toutes les valeurs sont connues sauf la résistance thermique du matériau (Rmat) – murs

Trouver la résistance thermique du matériau

On sait que le matériau du mur est du béton, la résistance thermique se trouve selon la formule

Tableau de conductivité thermique des matériaux

La conductivité thermique du béton sera de 1,2 W/(m °C)

Répondre: La perte de chaleur d'un mur est de 4243,8 W

Calculons la perte de chaleur par le bas

Répondre: La perte de chaleur vers le bas est de 1466 W

Dans la plupart des cas, la conception inférieure ressemble à ceci :

Cette conception de l'isolation des fondations permet d'obtenir un effet lorsque la température sous le plancher près du sol atteint 6-8 °C. C'est dans les cas où la pièce souterraine n'est pas ventilée. Si vous disposez d'une ventilation souterraine, la température diminuera naturellement jusqu'au niveau de l'air ventilé. Aérez l'espace souterrain si cela est nécessaire pour empêcher les gaz nocifs de pénétrer dans les premiers étages. Les planchers d'eau chaude au rez-de-chaussée ont une couche para-isolante dans la structure, qui empêche l'infiltration de gaz nocifs et de vapeurs diverses. Naturellement, la dalle de plancher est isolée à la valeur requise. Ils sont généralement isolés avec un matériau d'une épaisseur d'au moins 50 à 100 mm, du coton ou de la mousse de polystyrène.

Revenons à la tâche

Nous avons 6 murs, dont un regarde vers le bas. Ainsi, 5 faces sont en contact avec de l'air à -30°C, et la face tournée vers le bas est en contact avec le sol, soit 6 degrés.

Le montant total des pertes thermiques du cube sera :

W 5 faces + W vers le bas = 4243,8 W 5 + 1466 W = 22685 W

Je suggère d'utiliser un exemple pratique simple pour le calcul :

Pour un immeuble résidentiel, la ventilation doit être calculée à 1 mètre cube d'air par heure et par mètre carré de surface.

Imaginons que notre cube soit un bâtiment à deux étages de 5x5 mètres. Sa superficie sera alors de 50 m2. Ainsi, son débit d'air (ventilation) sera égal à 50 m3/heure.

Formule pour calculer la perte de chaleur par ventilation

Pour calculer rapidement la ventilation, nous utilisons le programme :

Répondre: La perte de chaleur pour la ventilation est de 921 W.

Exigences SNiP pour la ventilation

Par conséquent, pour calculer les pertes de chaleur d’une maison, vous devez déterminer les pertes de chaleur à travers les clôtures (murs) et la ventilation. Bien entendu, en génie thermique, il existe des calculs plus approfondis. Par exemple, calcul utilisant l'infiltration et les directions cardinales (sud, nord, ouest et est).

Infiltration- il s'agit d'un flux d'air non organisé entrant dans le local par des fuites dans les enceintes du bâtiment sous l'influence de la pression thermique et éolienne, et aussi, éventuellement, du fonctionnement de la ventilation mécanique. L'infiltration est également appelée perméabilité à l'air.

Le calcul d'infiltration est un calcul de la perméabilité à l'air des clôtures due à la pression exercée sur le mur. La pression sur le mur est créée par la différence de masse d’air. Par conséquent, afin de ne pas vous encombrer de formules de calcul de perméabilité à l'air, je vous conseille d'utiliser un logiciel à l'aide de ce programme vous pourrez calculer l'infiltration d'air ;

Également en génie thermique, lors du calcul des déperditions thermiques d'une maison, il est entendu qu'en fonction de la position des murs (sud, nord, ouest et est), les déperditions thermiques changent. Et la différence entre un mur orienté sud et un mur orienté nord : Seulement 10 %.

C'est-à-dire que 10 % s'ajoutent aux pertes existantes à travers la structure d'enceinte (mur) sur le mur nord.

Tableau. Coefficient supplémentaire pour la direction cardinale

Dans la pratique, les ingénieurs expérimentés ne calculent souvent pas les directions cardinales, car parfois il n'y a aucune information sur l'orientation du mur. Par conséquent, vous pouvez ajouter environ 5 % de la puissance à la perte de chaleur totale.

Mais on comptera comme prévu :

La perte de chaleur à travers les structures enveloppantes est de : 23 746 W.

Avec ventilation : 23746+921=24667 W.

Si on ajoute une isolation à l'extérieur du cube : Polystyrène expansé de 100 mm d'épaisseur. Nous obtenons alors ce qui suit.

Répondre: 432,24 W. Sans isolation, 4 243,8 W de chaleur sont perdus à travers un mur en béton. La différence est de 10 fois.

Perte de chaleur par les fenêtres

Pour calculer la perte de chaleur des fenêtres, la même formule est utilisée, mais pour déterminer la perte de chaleur, seule la valeur de résistance thermique d'un certain échantillon est utilisée.

Par exemple, il y a une fenêtre de 1,4 x 1,4 m d'une superficie de 2 mètres carrés.

Répondre: 167,17 W de chaleur s'échapperont par la fenêtre.

Il y a des pièces non chauffées dans les maisons, comment y calculer les déperditions de chaleur ?

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Encyclopédie de la plomberie Calcul des déperditions thermiques à travers les enveloppes des bâtiments

Calcul des déperditions thermiques à travers les enveloppes des bâtiments Calcul des déperditions thermiques à travers les enveloppes des bâtiments Pour calculer les déperditions thermiques d'une maison, vous devez connaître la résistance thermique de ces éléments

Pour déterminer les pertes de chaleur, vous devez avoir :

Plans d'étage avec toutes les dimensions du bâtiment ;

Copie du plan général avec la désignation des points cardinaux et de la rose des vents ;

La destination de chaque pièce ;

Localisation géographique de la construction du bâtiment ;

Conceptions de toutes les clôtures extérieures.

Toutes les pièces sur les plans indiquent :

Ils sont numérotés de gauche à droite, les escaliers sont désignés par des lettres ou des chiffres romains, quel que soit l'étage, et sont considérés comme une seule pièce.

Pertes de chaleur dans les locaux à travers les structures d'enceinte, arrondi à 10 W :

Q limite = (F/R o)(t dans – t n B)(1 + ∑β)n = kF(t dans – t n B)(1 - ∑β)n,(3.2)

Où F, k, R o- surface de conception, coefficient de transfert thermique, résistance au transfert thermique de la structure enveloppante, m 2 , W/(m 2 o C), (m 2 o C)/W ; t dans- température estimée de l'air ambiant, o C ; t n B- température estimée de l'air extérieur (B) ou température de l'air dans une pièce plus froide ; n- coefficient prenant en compte la position de la surface extérieure des ouvrages d'enceinte par rapport à l'air extérieur (tableau 2.4) ; β - les pertes thermiques supplémentaires en fractions des pertes principales.

L'échange de chaleur à travers les clôtures entre des pièces chauffées adjacentes est pris en compte si la différence de température dans celles-ci est supérieure à 3°C.

Carrés F, m2, les clôtures (murs extérieurs (NS), fenêtres (O), portes (D), lanternes (F), plafond (Pt), sol (P)) sont mesurées selon les plans et coupes du bâtiment (Fig. 3.1 ).

1. La hauteur des murs du premier étage : si le plancher est au sol, entre les niveaux de plancher du premier et du deuxième étage ( heure 1); si le sol est sur solives - du niveau extérieur de préparation du sol sur solives jusqu'au niveau du sol du deuxième étage ( h 1 1); pour un sous-sol ou un sous-sol non chauffé - du niveau de la surface inférieure de la structure du plancher du premier étage jusqu'au niveau du plancher fini du deuxième étage ( h 1 11), et dans les bâtiments à un étage avec un étage mansardé, la hauteur est mesurée du sol jusqu'au sommet de la couche isolante du sol.

2. La hauteur des murs du plancher intermédiaire se situe entre les niveaux des planchers finis de celui-ci et les étages sus-jacents ( h 2), et l'étage supérieur - du niveau de son plancher fini jusqu'au sommet de la couche isolante du plancher du grenier ( h 3) ou toiture sans toit.

3. La longueur des murs extérieurs dans les pièces d'angle - du bord du coin extérieur aux axes des murs intérieurs ( l1 Et l2l 3).

4. La longueur des murs intérieurs - des surfaces intérieures des murs extérieurs aux axes des murs intérieurs ( m1) ou entre les axes des murs intérieurs (T).

5. Surfaces des fenêtres, des portes et des lanternes - selon les plus petites dimensions des ouvertures du bâtiment à la lumière ( UN Et b).

6. Les zones des plafonds et des sols au-dessus des sous-sols et des espaces souterrains dans les pièces d'angle - depuis la surface intérieure des murs extérieurs jusqu'aux axes des murs opposés ( m1 Et n), et dans ceux qui ne sont pas d'angle - entre les axes des murs intérieurs ( T) et de la surface intérieure du mur extérieur jusqu'à l'axe du mur opposé ( n).

L'erreur des dimensions linéaires est de ±0,1 m, l'erreur de surface est de ±0,1 m2.

Riz. 3.1. Diagramme de mesure pour clôture de transfert de chaleur

Graphique 3.2. Schéma de détermination des pertes de chaleur à travers les sols et les murs enterrés sous le niveau du sol

1 - première zone ; 2 – deuxième zone ; 3 – troisième zone ; 4 – quatrième zone (dernière).

Les pertes de chaleur à travers les sols sont déterminées par des bandes de zones de 2 m de large, parallèles aux murs extérieurs (Fig. 5.2).

Résistance réduite au transfert de chaleur R n.p., m 2 K/W, zones de sols non isolés au sol et de murs en sous-sol, avec conductivité thermique λ > 1,2 W/(m o C) : pour la 1ère zone - 2,1 ; pour la zone 2 - 4.3 ; pour la 3ème zone - 8,6 ; pour la 4ème zone (surface de plancher restante) - 14.2.

Formule (3.2) lors du calcul des pertes de chaleur Q pl, W, par l'étage situé au sol, prend la forme :

Q pl = (F 1 / R 1n.p +F 2 / R 2n.p +F 3 / R 3n.p +F 4 / R 4n.p)(t dans – t n B)(1 + ∑β) n ,(3.3)

Où F1 - F4- superficie de 1 à 4 zones-bandes, m2 ; R 1, n.p. - R 4, n.p.- résistance au transfert de chaleur des zones de plancher, m 2 K/W ; n =1.

Résistance au transfert thermique des sols isolés au sol et des murs en sous-sol (λ< 1,2 Вт/(м· о С)) R y .п, m 2 o C/W, également déterminé pour les zones à l'aide de la formule

R u.p = R n.p +∑(δ us /λ us),(3.4)

Où R n.d.- résistance au transfert thermique des zones de plancher non isolées (Fig. 3.2), m 2 o C/W ; somme de fraction- la somme des résistances thermiques des couches isolantes, m 2 o C/W ; δ у.с- épaisseur de la couche isolante, m.

Résistance au transfert thermique des planchers sur solives Rl, m 2 o C/E :

R l.p = 1,18 (R n.p +∑(δ us /λ us)),(3.5)

Les couches isolantes sont une couche d'air et un plancher en planches sur solives.

Lors du calcul des déperditions thermiques, les surfaces au sol dans les coins des murs extérieurs (dans la première zone de deux mètres) sont prises en compte deux fois dans la direction des murs.

Les déperditions thermiques à travers la partie souterraine des murs extérieurs et les planchers du sous-sol chauffé sont également calculées par zones de 2 m de large, en les comptant à partir du niveau du sol (voir Fig. 3.2). Ensuite, les étages (lors du comptage des zones) sont considérés comme le prolongement de la partie souterraine des murs extérieurs. La résistance au transfert de chaleur est déterminée de la même manière que pour les sols non isolés ou isolés.

Perte de chaleur supplémentaire à travers les clôtures. Dans (3.2) le terme (1+∑β) prend en compte les déperditions thermiques supplémentaires en fraction des déperditions thermiques principales :

1. Sur l'orientation par rapport aux points cardinaux. β murs extérieurs verticaux et inclinés (projection verticale), fenêtres et portes.

Riz. 3.3. Ajout aux déperditions thermiques principales en fonction de l'orientation des clôtures par rapport aux points cardinaux

2. Pour la ventilation de pièces comportant deux murs extérieurs ou plus. Dans des projets standards à travers des murs, portes et fenêtres face à tous les pays du monde β = 0,08 pour un mur extérieur et 0,13 pour les pièces d'angle et dans tous les locaux d'habitation.

3. À la température de conception de l’air extérieur. Pour les planchers non chauffés du premier étage au-dessus des zones souterraines froides des bâtiments dans les zones avec t n B moins 40°C et moins - β = 0,05.

4. Pour chauffer l’air froid qui se précipite. Pour portes extérieures, sans rideaux d'air ni rideaux aérothermiques, à hauteur de bâtiment N, m :

- β = 0,2N- pour portes triples avec deux vestibules entre eux ;

- β = 0,27 N- pour les portes doubles avec un vestibule entre elles ;

- β = 0,34 N- pour portes doubles sans vestibule ;

- β = 0,22 N- pour portes simples.

Pour portails extérieurs non équipés β =3 sans vestibule et β = 1 - avec un vestibule au portail. Pour portes et portails extérieurs d'été et de secours β = 0.

Les pertes de chaleur à travers les enveloppes du bâtiment sont saisies dans le formulaire (tableau 3.2).

Tableau 3.2. Formulaire (formulaire) de calcul des pertes de chaleur

La surface des murs dans le calcul est mesurée avec la surface des fenêtres, donc la surface des fenêtres est prise en compte deux fois, donc dans la colonne 10 le coefficient k windows est considéré comme la différence entre ses valeurs pour les fenêtres et les murs.

Les calculs de déperditions thermiques sont effectués par pièce, étage, bâtiment.

CHAPITRE 3. BILAN THERMIQUE DES PIÈCES ET CONSOMMATION DE CHALEUR POUR LE CHAUFFAGE DES BÂTIMENTS

Puissance de conception des systèmes de chauffage

Les conditions thermiques peuvent être constantes ou variables.

Permanent - soutenu 24 heures sur 24 dans les bâtiments résidentiels et industriels à fonctionnement continu, les établissements pour enfants et médicaux, les hôtels, les sanatoriums.

Variable - dans les bâtiments industriels à travail en une ou deux équipes, les bâtiments administratifs, commerciaux, éducatifs, les entreprises de services. En dehors des heures de travail, utilisez le système de chauffage existant, ou chauffage de secours - basse température.

Le bilan thermique est compilé sous une forme (tableau 3.1).

Tableau 3.1. Formulaire de bilan thermique

Si la perte de chaleur est supérieure au dégagement de chaleur, un chauffage est alors nécessaire.

Puissance thermique estimée du système de chauffage:

Q с,о = ∑Q sueur - ∑Q post, (3.1)

Si dans un bâtiment industriel ∑Qpost >∑Q sueur, puis une ventilation d'alimentation est organisée.

Pertes de chaleur à travers les enveloppes des bâtiments

Pour déterminer les pertes de chaleur, vous devez avoir :

Plans d'étage avec toutes les dimensions du bâtiment ;

Copie du plan général avec la désignation des points cardinaux et de la rose des vents ;

La destination de chaque pièce ;

Localisation géographique de la construction du bâtiment ;

Conceptions de toutes les clôtures extérieures.

Toutes les pièces sur les plans indiquent :

Ils sont numérotés de gauche à droite, les escaliers sont désignés par des lettres ou des chiffres romains, quel que soit l'étage, et sont considérés comme une seule pièce.

Pertes de chaleur dans les locaux à travers les structures d'enceinte, arrondi à 10 W :

Q limite = (F/R o)(t dans – t n B)(1 + ∑β)n = kF(t dans – t n B)(1 - ∑β)n,(3.2)

Où F, k, R o- surface de calcul, coefficient de transfert thermique, résistance au transfert thermique de la structure enveloppante, m2, W/(m2 oC), (m2 oC)/W ; t dans- température estimée de l'air ambiant, o C ; t n B- température estimée de l'air extérieur (B) ou température de l'air dans une pièce plus froide ; n- coefficient prenant en compte la position de la surface extérieure des ouvrages d'enceinte par rapport à l'air extérieur (tableau 2.4) ; β - les pertes thermiques supplémentaires en fractions des pertes principales.

L'échange de chaleur à travers les clôtures entre des pièces chauffées adjacentes est pris en compte si la différence de température dans celles-ci est supérieure à 3°C.

Carrés F, m2, les clôtures (murs extérieurs (NS), fenêtres (O), portes (D), lanternes (F), plafond (Pt), sol (P)) sont mesurées selon les plans et coupes du bâtiment (Fig. 3.1 ).

3. La longueur des murs extérieurs dans les pièces d'angle - du bord du coin extérieur aux axes des murs intérieurs ( l1 Et l2l 3).

4. La longueur des murs intérieurs - des surfaces intérieures des murs extérieurs aux axes des murs intérieurs ( m1) ou entre les axes des murs intérieurs (T).

5. Surfaces des fenêtres, des portes et des lanternes - selon les plus petites dimensions des ouvertures du bâtiment à la lumière ( UN Et b).

L'erreur des dimensions linéaires est de ±0,1 m, l'erreur de surface est de ±0,1 m2.

Riz. 3.1. Diagramme de mesure pour clôture de transfert de chaleur

Graphique 3.2. Schéma de détermination des pertes de chaleur à travers les sols et les murs enterrés sous le niveau du sol

1 - première zone ; 2 – deuxième zone ; 3 – troisième zone ; 4 – quatrième zone (dernière).

Les pertes de chaleur à travers les sols sont déterminées par des bandes de zones de 2 m de large, parallèles aux murs extérieurs (Fig. 5.2).

Formule (3.2) lors du calcul des pertes de chaleur Q pl, W, par l'étage situé au sol, prend la forme :

Q pl = (F 1 / R 1n.p +F 2 / R 2n.p +F 3 / R 3n.p +F 4 / R 4n.p)(t dans – t n B)(1 + ∑β) n ,(3.3)

Où F1 - F4- superficie de 1 à 4 zones-bandes, m2 ; R 1, n.p. - R 4, n.p.- résistance au transfert de chaleur des zones de plancher, m 2 K/W ; n =1.

Résistance au transfert thermique des sols isolés au sol et des murs en sous-sol (λ< 1,2 Вт/(м· оС)) R y .п, m 2 o C/W, également déterminé pour les zones à l'aide de la formule

R u.p = R n.p +∑(δ us /λ us),(3.4)

Résistance au transfert thermique des planchers sur solives Rl, m 2 o C/E :

R l.p = 1,18 (R n.p +∑(δ us /λ us)),(3.5)

Les couches isolantes sont une couche d'air et un plancher en planches sur solives.

1. Sur l'orientation par rapport aux points cardinaux. β murs extérieurs verticaux et inclinés (projection verticale), fenêtres et portes.

Riz. 3.3. Ajout aux déperditions thermiques principales en fonction de l'orientation des clôtures par rapport aux points cardinaux

4. Pour chauffer l’air froid qui se précipite. Pour portes extérieures, sans rideaux d'air ni rideaux aérothermiques, à hauteur de bâtiment N, m :

- β = 0,2N- pour portes triples avec deux vestibules entre eux ;

- β = 0,27 N- pour les portes doubles avec un vestibule entre elles ;

- β = 0,34 N- pour portes doubles sans vestibule ;

- β = 0,22 N- pour portes simples.

Pour portails extérieurs non équipés β =3 sans vestibule et β = 1 - avec un vestibule au portail. Pour portes et portails extérieurs d'été et de secours β = 0.

Les pertes de chaleur à travers les enveloppes du bâtiment sont saisies dans le formulaire (tableau 3.2).

Tableau 3.2. Formulaire (formulaire) de calcul des pertes de chaleur

Les calculs de déperditions thermiques sont effectués par pièce, étage, bâtiment.

À ce jour économie de chaleur est un paramètre important qui est pris en compte lors de la construction d’un espace résidentiel ou de bureau. Conformément au SNiP 23-02-2003 « Protection thermique des bâtiments », la résistance au transfert thermique est calculée selon l'une des deux approches alternatives :

Prescriptif ;
Consommateur.

Pour calculer les systèmes de chauffage domestique, vous pouvez utiliser la calculatrice permettant de calculer le chauffage et les pertes de chaleur de la maison.

Approche prescriptive- ce sont les normes relatives aux éléments individuels de protection thermique d'un bâtiment : murs extérieurs, sols au-dessus des espaces non chauffés, revêtements et sols des combles, fenêtres, portes d'entrée, etc.

Approche consommateur(la résistance au transfert de chaleur peut être réduite par rapport au niveau prescrit, à condition que la consommation d'énergie thermique spécifique de conception pour le chauffage des locaux soit inférieure à la consommation standard).

Exigences sanitaires et hygiéniques :

La différence entre les températures de l'air intérieur et extérieur ne doit pas dépasser certaines valeurs admissibles. La différence de température maximale autorisée pour un mur extérieur est de 4°C. pour les toitures et les planchers de grenier 3°C et pour les plafonds des sous-sols et des vides sanitaires 2°C.
La température sur la surface intérieure de la clôture doit être supérieure à la température du point de rosée.

Par exemple: pour Moscou et la région de Moscou, la résistance thermique requise du mur selon l'approche consommateur est de 1,97 °C m 2 /W, et selon l'approche prescriptive :

pour une habitation permanente 3,13 °C m 2 / W.
pour les bâtiments administratifs et autres bâtiments publics, y compris les structures de résidence saisonnière 2,55 °C m 2 / W.

Pour cette raison, lors du choix d'une chaudière ou d'autres appareils de chauffage uniquement en fonction des paramètres spécifiés dans leur documentation technique. Vous devez vous demander si votre maison a été construite dans le strict respect des exigences du SNiP 23/02/2003.

Par conséquent, pour sélectionner correctement la puissance d'une chaudière ou d'appareils de chauffage, il est nécessaire de calculer la puissance réelle perte de chaleur de votre maison. En règle générale, un bâtiment résidentiel perd de la chaleur à travers les murs, le toit, les fenêtres et le sol ; des pertes de chaleur importantes peuvent également se produire par la ventilation.

Les pertes de chaleur dépendent principalement de :

différences de température dans la maison et à l'extérieur (plus la différence est élevée, plus les pertes sont importantes).
caractéristiques de protection thermique des murs, fenêtres, plafonds, revêtements.

Les murs, fenêtres, plafonds ont une certaine résistance aux fuites de chaleur, les propriétés de protection thermique des matériaux sont évaluées par une valeur appelée résistance au transfert de chaleur.

Résistance au transfert de chaleur montrera la quantité de chaleur qui s'échappera à travers un mètre carré de structure à une différence de température donnée. Cette question peut être formulée différemment : quelle différence de température se produira lorsqu'une certaine quantité de chaleur traversera un mètre carré de clôture.

R = ΔT/q.

q est la quantité de chaleur qui s'échappe à travers un mètre carré de surface de mur ou de fenêtre. Cette quantité de chaleur est mesurée en watts par mètre carré (W/m2) ;
ΔT est la différence entre la température extérieure et la température ambiante (°C) ;
R est la résistance au transfert de chaleur (°C/W/m2 ou °C m2/W).

Dans les cas où l'on parle d'une structure multicouche, la résistance des couches se résume simplement. Par exemple, la résistance d'un mur en bois revêtu de brique est la somme de trois résistances : les murs en brique et en bois et la lame d'air entre eux :

R(total)= R(bois) + R(air) + R(brique)

Répartition de la température et couches limites d'air lors du transfert de chaleur à travers un mur.

Calcul des pertes de chaleur effectué pendant la période la plus froide de l’année, qui est la semaine la plus froide et la plus venteuse de l’année. Dans la littérature sur la construction, la résistance thermique des matériaux est souvent indiquée en fonction des conditions données et de la région climatique (ou température extérieure) où se situe votre maison.

Tableau de résistance au transfert de chaleur de divers matériaux

à ΔT = 50 °C (T externe = -30 °C. T interne = 20 °C.)

Matériau et épaisseur du mur	*Résistance au transfert de chaleur R m.*
Mur de briques épaisseur en 3 briques. (79 centimètres) épaisseur en 2,5 briques. (67 centimètres) épaisseur en 2 briques. (54 centimètres) épaisseur en 1 brique. (25 centimètres)	0.592 0.502 0.405 0.187
Maison en rondins Ø 25 Ø20	0.550 0.440
Maison en rondins en bois Épaisseur 20 centimètres Épaisseur 10 centimètres	0.806 0.353
Mur à ossature (planche + laine minérale + planche) 20 centimètres
Mur en béton mousse 20 centimètres 30 cm	0.476 0.709
Enduit sur brique, béton. béton mousse (2-3 cm)
Plancher du plafond (grenier)
Parquet
Portes doubles en bois

Tableau des déperditions thermiques des fenêtres de différentes conceptions à ΔT = 50 °C (T externe = -30 °C. T interne = 20 °C.)

Type de fenêtre	R. T	q . W/m2	Q . W
Fenêtre régulière à double vitrage
Fenêtre à double vitrage (épaisseur de verre 4 mm) 4-16-4 4-Ar16-4 4-16-4K 4-Ar16-4K	0.32 0.34 0.53 0.59	156 147 94 85	250 235 151 136
Fenêtre à double vitrage 4-6-4-6-4 4-Ar6-4-Ar6-4 4-6-4-6-4K 4-Ar6-4-Ar6-4K 4-8-4-8-4 4-Ar8-4-Ar8-4 4-8-4-8-4K 4-Ar8-4-Ar8-4K 4-10-4-10-4 4-Ar10-4-Ar10-4 4-10-4-10-4K 4-Ar10-4-Ar10-4К 4-12-4-12-4 4-Ar12-4-Ar12-4 4-12-4-12-4K 4-Ar12-4-Ar12-4К 4-16-4-16-4 4-Ar16-4-Ar16-4 4-16-4-16-4K 4-Ar16-4-Ar16-4K	0.42 0.44 0.53 0.60 0.45 0.47 0.55 0.67 0.47 0.49 0.58 0.65 0.49 0.52 0.61 0.68 0.52 0.55 0.65 0.72	119 114 94 83 111 106 91 81 106 102 86 77 102 96 82 73 96 91 77 69	190 182 151 133 178 170 146 131 170 163 138 123 163 154 131 117 154 146 123 111

Note
. Les nombres pairs dans la désignation d'une fenêtre à double vitrage indiquent l'air
écart en millimètres;
. Les lettres Ar signifient que l'espace n'est pas rempli d'air, mais d'argon ;
. La lettre K signifie que le verre extérieur est doté d'un revêtement transparent spécial.
revêtement de protection thermique.

Comme le montre le tableau ci-dessus, les fenêtres modernes à double vitrage permettent réduire les pertes de chaleur fenêtres presque 2 fois. Par exemple, pour 10 fenêtres mesurant 1,0 m x 1,6 m, les économies peuvent atteindre jusqu'à 720 kilowattheures par mois.

Pour sélectionner correctement les matériaux et l'épaisseur de paroi, appliquez ces informations à un exemple spécifique.

Deux grandeurs interviennent dans le calcul des déperditions thermiques par m2 :

différence de température ΔT.
résistance au transfert de chaleur R.

Disons que la température ambiante est de 20 °C. et la température extérieure sera de -30 °C. Dans ce cas, la différence de température ΔT sera égale à 50 °C. Les murs sont en bois de 20 centimètres d'épaisseur, alors R = 0,806 °C m 2 / W.

Les pertes de chaleur seront de 50 / 0,806 = 62 (W/m2).

Pour simplifier les calculs de déperdition de chaleur dans les ouvrages de référence sur la construction indiquer une perte de chaleur différents types de murs, plafonds, etc. pour certaines valeurs de température de l'air hivernale. Généralement, différents nombres sont donnés pour chambres d'angle(la turbulence de l'air qui gonfle la maison influence cela) et non angulaire, et prend également en compte la différence de température pour les pièces du premier et du dernier étage.

Tableau des déperditions thermiques spécifiques des éléments d'enceinte du bâtiment (par 1 m2 le long du contour intérieur des murs) en fonction de la température moyenne de la semaine la plus froide de l'année.

Caractéristiques escrime	De plein air température. °C	Perte de chaleur. W
		1er étage		2ème étage
		Coin chambre	Démêler chambre	Coin chambre	Démêler chambre
Mur 2,5 briques (67 cm) avec interne plâtre	24 -26 -28 -30	76 83 87 89	75 81 83 85	70 75 78 80	66 71 75 76
Mur de 2 briques (54 cm) avec interne plâtre	24 -26 -28 -30	91 97 102 104	90 96 101 102	82 87 91 94	79 87 89 91
Mur haché (25 cm) avec interne revêtement	24 -26 -28 -30	61 65 67 70	60 63 66 67	55 58 61 62	52 56 58 60
Mur haché (20 cm) avec interne revêtement	24 -26 -28 -30	76 83 87 89	76 81 84 87	69 75 78 80	66 72 75 77
Mur en bois (18 cm) avec interne revêtement	24 -26 -28 -30	76 83 87 89	76 81 84 87	69 75 78 80	66 72 75 77
Mur en bois (10 cm) avec interne revêtement	24 -26 -28 -30	87 94 98 101	85 91 96 98	78 83 87 89	76 82 85 87
Mur à ossature (20 cm) avec remplissage d'argile expansée	24 -26 -28 -30	62 65 68 71	60 63 66 69	55 58 61 63	54 56 59 62
Mur en béton mousse (20 cm) avec interne plâtre	24 -26 -28 -30	92 97 101 105	89 94 98 102	87 87 90 94	80 84 88 91

Note. S'il y a une pièce extérieure non chauffée derrière le mur (auvent, véranda vitrée, etc.), alors la perte de chaleur à travers celle-ci sera de 70 % de la valeur calculée, et si derrière cette pièce non chauffée il y a une autre pièce extérieure, alors la chaleur la perte sera de 40 % de la valeur calculée.

Tableau des déperditions thermiques spécifiques des éléments d'enceinte du bâtiment (par 1 m2 le long du contour intérieur) en fonction de la température moyenne de la semaine la plus froide de l'année.

Exemple 1.

Chambre d'angle (1er étage)

Caractéristiques des chambres :

1er étage.
superficie de la pièce - 16 m2 (5x3,2).
hauteur sous plafond - 2,75 m.
Il y a deux murs extérieurs.
matériau et épaisseur des murs extérieurs - bois de 18 centimètres d'épaisseur, recouvert de plaques de plâtre et recouvert de papier peint.
fenêtres - deux (hauteur 1,6 m, largeur 1,0 m) avec double vitrage.
sols - bois isolés. sous-sol en contrebas.
au-dessus du plancher du grenier.
température extérieure estimée -30 °C.
température ambiante requise +20 °C.

Superficie des murs extérieurs moins les fenêtres : murs S (5+3,2)x2,7-2x1,0x1,6 = 18,94 m2.
Surface des fenêtres : fenêtres S = 2x1,0x1,6 = 3,2 m2
Surface au sol : Sol S = 5x3,2 = 16 m2
Surface du plafond : Plafond S = 5x3,2 = 16 m2

La surface des cloisons internes n'est pas incluse dans le calcul, car la température des deux côtés de la cloison est la même, donc la chaleur ne s'échappe pas par les cloisons.

Calculons maintenant la perte de chaleur de chaque surface :

Q murs = 18,94x89 = 1686 W.
Fenêtres Q = 3,2x135 = 432 W.
Sol Q = 16x26 = 416 W.
Plafond Q = 16x35 = 560 W.

La déperdition thermique totale de la pièce sera : Q total = 3094 W.

Il convient de garder à l’esprit que beaucoup plus de chaleur s’échappe par les murs que par les fenêtres, les sols et les plafonds.

Exemple 2

Chambre sous les toits (grenier)

Caractéristiques des chambres :

dernier étage.
superficie 16 m2 (3,8x4,2).
hauteur sous plafond 2,4 m.
murs extérieurs; deux pentes de toiture (ardoise, revêtement continu, 10 centimètres de laine minérale, doublage). pignons (poutres de 10 centimètres d'épaisseur recouvertes de planches à clin) et cloisons latérales (mur à ossature avec remplissage d'argile expansée de 10 centimètres).
fenêtres - 4 (deux sur chaque pignon), 1,6 m de haut et 1,0 m de large avec double vitrage.
température extérieure estimée -30°C.
température ambiante requise +20°C.

Superficie des murs extérieurs d'extrémité moins les fenêtres : S murs d'extrémité = 2x(2,4x3,8-0,9x0,6-2x1,6x0,8) = 12 m2
Surface des pentes du toit bordant la pièce : Murs en pente S = 2x1,0x4,2 = 8,4 m2
Superficie des cloisons latérales : Cloison latérale S = 2x1,5x4,2 = 12,6 m 2
Surface des fenêtres : fenêtres S = 4x1,6x1,0 = 6,4 m2
Surface du plafond : Plafond S = 2,6x4,2 = 10,92 m2

Ensuite, nous calculerons les pertes de chaleur de ces surfaces, tout en tenant compte du fait que dans ce cas, la chaleur ne s'échappera pas par le sol, puisqu'il y a une pièce chaude en dessous. Perte de chaleur pour les murs Nous calculons comme pour les pièces d'angle, et pour le plafond et les cloisons latérales, nous inscrivons un coefficient de 70 pour cent, puisque les pièces non chauffées sont situées derrière elles.

Q murs d'extrémité = 12x89 = 1068 W.
Q murs inclinés = 8,4x142 = 1193 W.
Brûlage côté Q = 12,6x126x0,7 = 1111 W.
Fenêtres Q = 6,4x135 = 864 W.
Plafond Q = 10,92x35x0,7 = 268 W.

La déperdition thermique totale de la pièce sera : Q total = 4504 W.

Comme on peut le constater, une pièce chaude au 1er étage perd (ou consomme) nettement moins de chaleur qu'une pièce mansardée aux parois fines et à grande surface vitrée.

Pour rendre cette pièce adaptée à la vie hivernale, il faut tout d'abord isoler les murs, les cloisons latérales et les fenêtres.

Toute surface enveloppante peut se présenter sous la forme d'une paroi multicouche dont chaque couche possède sa propre résistance thermique et sa propre résistance au passage de l'air. En additionnant la résistance thermique de toutes les couches, nous obtenons la résistance thermique de l'ensemble du mur. De plus, si vous résumez la résistance au passage de l'air de toutes les couches, vous pouvez comprendre comment le mur respire. Le meilleur mur en bois doit être équivalent à un mur en bois de 15 à 20 centimètres d'épaisseur. Le tableau ci-dessous vous y aidera.

Tableau de résistance aux transferts thermiques et au passage de l'air de divers matériaux ΔT = 40°C (T externe = -20°C. T interne = 20°C.)

Couche de mur	Épaisseur couche murs	Résistance transfert de chaleur de la couche murale		Résistance Débit d'air inutilité équivalent mur en bois épais (cm)
Couche de mur	Épaisseur couche murs		Équivalent brique maçonnerie épais (cm)
Maçonnerie ordinaire épaisseur de la brique en terre cuite : 12 centimètres 25 centimètres 50 centimètres 75 centimètres	12 25 50 75	0.15 0.3 0.65 1.0	12 25 50 75	6 12 24 36
Maçonnerie en blocs de béton d'argile expansée 39 cm d'épaisseur avec densité : 1000kg/m3 1400kg/m3 1800kg/m3		1.0 0.65 0.45	75 50 34	17 23 26
Béton cellulaire mousse de 30 cm d'épaisseur densité: 300kg/m3 500kg/m3 800kg/m3		2.5 1.5 0.9	190 110 70	7 10 13
Mur à colombages épais (pin) 10 centimètres 15 centimètres 20 centimètres	10 15 20	0.6 0.9 1.2	45 68 90	10 15 20

Pour avoir une image complète des pertes de chaleur de toute la pièce, vous devez prendre en compte

La perte de chaleur par contact de la fondation avec le sol gelé est généralement supposée représenter 15 % de la perte de chaleur à travers les murs du premier étage (en tenant compte de la complexité du calcul).
Pertes de chaleur liées à la ventilation. Ces pertes sont calculées en tenant compte des codes du bâtiment (SNiP). Un immeuble résidentiel nécessite environ un renouvellement d'air par heure, c'est-à-dire que pendant ce temps il est nécessaire de fournir le même volume d'air frais. Ainsi, les pertes liées à la ventilation seront légèrement inférieures à la quantité de perte de chaleur attribuable aux structures enveloppantes. Il s'avère que les pertes de chaleur à travers les murs et les vitrages ne sont que de 40 %, et perte de chaleur pour la ventilation 50%. Dans les normes européennes de ventilation et d'isolation des murs, le taux de déperdition thermique est de 30 % et 60 %.
Si le mur « respire », comme un mur en bois ou en rondins de 15 à 20 centimètres d'épaisseur, la chaleur revient. Cela permet de réduire les pertes de chaleur de 30 %. par conséquent, la valeur de la résistance thermique du mur obtenue lors du calcul doit être multipliée par 1,3 (ou, en conséquence réduire les pertes de chaleur).

En résumant toutes les pertes de chaleur dans la maison, vous pouvez comprendre quelle puissance la chaudière et les appareils de chauffage sont nécessaires pour chauffer confortablement la maison les jours les plus froids et les plus venteux. De tels calculs montreront également où se trouve le « maillon faible » et comment l'éliminer à l'aide d'une isolation supplémentaire.

Vous pouvez également calculer la consommation de chaleur à l'aide d'indicateurs agrégés. Ainsi, dans les maisons de 1 à 2 étages peu isolées, à une température extérieure de -25°C, il faut 213 W pour 1 m 2 de surface totale, et à -30°C - 230 W. Pour les maisons bien isolées, ce chiffre sera : à -25 °C - 173 W par m 2 de surface totale, et à -30 °C - 177 W.