A quoi sert le calcul des déperditions ?

Le calcul des déperditions consiste à déterminer la température extérieure minimum moyenne pour les périodes les plus froides de l'année et de faire le bilan du nombre de kWh qui s'échappent du bâtiment par conductivité et par ventilation. L'objectif d'un bâtiment performant énergétiquement étant de réduire ces pertes énergétiques jusqu'au minimum. Le calcul de déperditions permet aussi de déterminer la puissance de chauffage.

Comment est réalisé le calcul des déperditions ?

Le calcul des déperditions et des besoins annuels de chauffage et/ou de climatisation peut être fait à partir de la somme des degrés jour unifiés (DJU). Les degrés jours sont donnés par la différence entre la température intérieure souhaitée « ti »: 18-21 °C, et les températures extérieures moyennes « tem » relevées chaque jour : ti-tem pendant une période donnée
La somme de tous les degrés jour positif donne un paramètre utile pour le calcul de l'isolation. Plus cette somme est importante et plus l'isolation devra être importante.

Un autre moyen de calcul est de partir de la température extérieure de base (te), celle-ci est donné par les enregistrements météorologiques pour un lieu donné et prend en compte d'un certain nombre de facteurs climatiques comme les moyennes diurnes et nocturnes, le refroidissement dû au vent, le rayonnement vers l'espace, la nébulosité, les apports et l'intensité du rayonnement solaire…
La différence entre la température de base (te) extérieure et la température souhaitée à l'intérieur (ti) nous donne la valeur de Dt qui sert au calcul des déperditions des périodes les plus froides.

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Les déperditions à calculer :

Déperditions par infiltration et par renouvellement d'air

Le renouvellement de l'air intérieur est important pour la santé et c'est une erreur  de vouloir isoler un local et de limiter sa ventilation par économie d'énergie !

Il existe plusieurs moyens de renouveler l'air en le tempérant avant qu'il ne pénètre un local (puit canadien, façade double peau, VMC double flux…)
Les infiltrations se produisent à travers les fentes, les fissures, l'ensemble des défauts d'étanchéité d'une construction par différence de pression et de température entre l'intérieur et l'extérieur.
Depuis des années, c’était  la méthode traditionnelle de ventilation ; aujourd'hui, les menuiseries et les méthodes de construction moderne tendent à les faire disparaître à renfort de joints d'étanchéité, de mastic, de calfeutrement dont seuls certains ne sont pas nuisibles pour la santé.
Les déperditions dues au renouvellement d'air concernent aussi l'ouverture des portes, de fenêtres, le fonctionnement des cheminées…
Si la ventilation est importante, il est nécessaire qu'elle soit bien calculée et maîtrisée pour minimiser les pertes inutiles.

Une méthode de calcul de ces déperditions consiste à affecter un cœfficient de déperdition Qa (en Wh) à chaque pièce et de l'additionner pour avoir la valeur totale.
Le calcul est Qa = 0,34wh/m³.°C x V x Dt x N

Déperditions des parois par transmission et isolation

Chaque matériau possède une conductivité thermique λ (en W/m.K) plus ou moins élevée. La conductivité donne le débit horaire d'un flux énergétique par conduction à travers une épaisseur donnée pour une surface donnée et à une différence de température donnée. Q est la chaleur transmise en W à travers un matériau sera donné par :
Q= A x Dt x λ/e
La résistance thermique d'un matériau R pour une épaisseur donnée en m².°C/W se calcule par l'épaisseur du matériau divisée par sa conductivité : R= e/λ

Pour obtenir le cœfficient de déperdition d'une paroi composite U en W/m².°C, on additionne les résistances de chaque matériau formant une couche de la paroi, et U est donné par l'inverse de cette somme :
U= 1/ R1+R2+R3...
La performance des parois des bâtiments dépend de ce cœfficient U.

Déperditions d'une construction

On calcule les déperditions en régime permanent Qd en Wh par le produit du cœfficient U par la surface de la paroi A par la différence de température Dt et la durée en heures h : Qd = UxAx Dtxh
Ce calcul peut se généraliser à toutes les parois extérieures d'une construction, on peut aussi le faire par pièces et cela permettra de déterminer pour chaque pièce les apports nécessaires.
Le calcul peut aussi se faire par type de paroi pour l'ensemble de l'enveloppe de la construction, et peut aussi se faire séparément pour les façades, la toiture, et le plancher.

L'évaluation des déperditions par les calculs précédant est relativement approximative et un certain nombre de paramètres supplémentaires peuvent être pris en compte pour les pondérer, notamment :

• Le calcul du comportement thermique par saison,
• l'orientation et le rayonnement solaire sur l'enveloppe du bâtiment,
• la température extérieure de l'air en fonction de l'heure et de la position du soleil,
• les caractéristiques des parois (masse thermique, couleur, surface des matériaux, isolation amovible…),
• la  protection solaire,
• l’emplacement des ouvrants,
• le dispositif d'isolation nocturne…