DEPERDITIONS DE CHALEUR

Association royale Technique de l’Industrie du Chauffage,

de la ventilation et des branches connexes

COURS DE PERFECTIONNEMENT

CALCUL DES COEFFICIENTS DE

TRANSMISSION THERMIQUE DES PAROIS ET
DES DEPERDITIONS CALORIFIQUES DES
LOCAUX DES BATIMENTS

Auteur : Jean-Pierre Minne – Wim Van Nuffel

Janvier 2006

AVERTISSEMENT
Le présent document est accompagné d'un exemplaire original des normes belge NBN B62-002 et
NBN B62-003 ainsi d’autres normes qui y sont mentionnées. Leur reproduction n'est autorisée que
moyennant autorisation écrite de l'Institut Belge de Normalisation.

Tous les droits d'auteur réservés à l'ATIC a.s.b.l.

BC Leuven - Interleuvenlaan 62
3001 Leuven

Cycle 1 - Confort thermique et déperditions de chaleur, principes de base - printemps 2006

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 DEPERDITIONS DE CHALEUR

Table des matières

Première partie :
Calcul des coefficients de transmission thermiques de parois

1. INTRODUCTION............................................................................................................ 3
2. FORMULE GÉNÉRALE ................................................................................................... 7
3. CAS PARTICULIERS....................................................................................................... 8
Résistance thermique des espaces non chauffés ..................................................... 8
Parois en contact avec le sol ....................................................................................... 8
Parois devant lesquelles sont placés des radiateurs ................................................. 8
Planchers chauffants ..................................................................................................... 8
Toitures inversées ............................................................................................................ 8
4. PONTS THERMIQUES .................................................................................................... 8
5. COEFFICIENT DE TRANSMISSION THERMIQUE DES FENÊTRES OU FAÇADES
LÉGÈRES ...................................................................................................................... 9

Deuxième partie :
Calcul des déperditions calorifiques des parois de bâtiments

1. INTRODUCTION.......................................................................................................... 10
2. DOMAINE D’APPLICATION ....................................................................................... 10
3. FORMULE GENERALE DE CALCUL ............................................................................. 11
4. CONDITIONS EXTERIEURES DE BASE......................................................................... 11
5. TEMPERATURE INTERIEURE ......................................................................................... 13
6. PAROIS EN CONTACT AVEC LE SOL ........................................................................ 13
7. DIMENSIONS DES PAROIS ......................................................................................... 14
8. DEBITS D’INFILTRATION D’AIR EXTERIEUR ................................................................. 14

Troisième partie :
Exercices

Cycle 1 - Confort thermique et déperditions de chaleur, principes de base - printemps 2006

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Première partie :
Calcul des coefficients de transmission thermiques de parois

1. INTRODUCTION

Le calcul des coefficients de transmission thermiques des parois des bâtiments est
défini, de façon conventionnelle, par la norme belge NBN B62-002 dont une copie
est jointe au présent document qui se limite donc à en donner certains commentai-
res et traiter quelques exemples.

Le caractère "conventionnel" de la norme est très important car elle donne une mé-
thode de calcul simplifiée ne prenant pas en compte tous les éléments de la théorie
de la transmission de chaleur ou prenant en compte des conditions aux limites simpli-
fiées.
Citons par exemple :

• Linéarité des flux de chaleur

La méthode conventionnelle considère toujours que les flux de chaleur par
conduction sont linéaires et que les parois de bâtiments ont des dimensions infi-
nies c'est à dire que les effets de bord ne sont pas pris en compte et qu'ils n'affec-
tent donc pas la linéarité des flux.
Demême, toutes les couches constitutives des parois de bâtiments sont ramenées
à des matériaux homogènes et isotropes n'affectant pas plus la linéarité des flux.

• Conditions aux limites

La méthode conventionnelle considère que la température des ambiances limi-
tées par une paroi est constante et homogène. La température de surface des
parois est également considérée comme constante et uniforme.
De même, ces températures ambiantes sont supposées constantes dans le
temps.

Ce caractère conventionnel de la norme menant à une approche simplifiée des

phénomènes physiques est toutefois nécessaire à la mise au point de méthodes de
calcul simples et utilisables facilement sans moyens de calcul particulièrement puis-
sants.

Ces simplifications mènent toutefois à un domaine d'application restreint de la

norme et il convient toujours de vérifier si une application spécifique peut être traitée
par la méthode conventionnelle ou doit faire l'objet d'une autre approche.

La norme belge NBN B62-002 reprend quasi tous les types de parois constitutives de
bâtiments que l'on peut rencontrer dans la pratique courante et constitue donc un
très bon document de travail.

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L'uniformisation de la normalisation au niveau européen et parfois mondial entraîne-

ra toutefois dans un avenir proche son remplacement par des normes européennes
ou internationales.
Les prévisions en la matière sont les suivantes:

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NBN B 62-002 Normes NBN EN correspondantes

(calcul du coefficient k des parois)
Déperditions par transmission (général)
vers: • NBN EN 13789
• extérieur, sol, espaces non-chauffés

Calcul de k :
• Formule générale • NBN EN ISO 6946
• Résistances thermiques de surface • NBN EN ISO 6946
(Rsi,e) • NBN EN ISO 6946
• Résistance thermique totale (RT)

Résistances thermiques :
• Matériaux homogènes : • NBN EN ISO 6946
• Valeur λ (essai) • NBN EN ISO 10456
• Valeur λ (tableau) (+addendum) • NBN EN 12524
• Matériaux non-homogènes (Ru) • NBN EN ISO 6946
• Couches d’air (Ra) • NBN EN ISO 6946

Calcul coefficient k de :
• Parois en contact avec le sol • NBN EN ISO 13370
• Parois en contact avec espaces non- • NBN EN ISO 6946
chauffés
• Parois contre radiateurs
• Parois chauffées • NBN EN 12831
• Toitures inversées • NBN EN ISO 6946

Ponts thermiques :
• Valeurs k linéaires (2D) • NBN EN ISO 10211-2
• Valeurs k – ponctuelles (3D) • NBN EN ISO 10211-1
• Valeurs forfaitaires simplifiées • NBN EN ISO 14683

Valeurs k de fenêtres :
• vitrage, châssis, fenêtre (simplifié) • NBN EN ISO 10077-1
• châssis (essais) • prEN ISO 10077-2

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NBN EN ISO 6946 et 6946/A1– Composants et parois de bâtiments - Résis-

tance thermique et coefficient de transmission thermique - Méthode de
calcul
• NBN EN ISO 13789 – Performance thermique des bâtiments - Coefficient
de déperdition par transmission - Méthode de calcul
• NBN EN ISO 10456 – Matériaux et produits du bâtiment - Procédures pour
la détermination des valeurs thermiques déclarées et utiles
• NBN EN 12524 – Matériaux et produits pour le bâtiment – Propriétés hygro-
thermiques – Valeurs utiles tabulées
• NBN EN ISO 13370 – Performance thermique des bâtiments - Transfert de
chaleur par le sol - Méthodes de calcul
• NBN EN ISO 10211-1 – Ponts thermiques dans le bâtiment - Calcul des
températures superficielles et des flux thermiques - Partie 1: Méthodes de
calcul générales
• NBN EN ISO 10211-2 – Ponts thermiques dans les bâtiments - Calcul des
flux thermiques et des températures superficielles - Partie 2: Ponts thermi-
ques linéaires
• NBN EN ISO 14683 – Ponts thermiques dans les bâtiments - Coefficient de
transmission thermique linéique - Méthodes simplifiées et valeurs par dé-
faut
• NBN EN ISO 10077-1 – Performance thermique des fenêtres, portes et fer-
metures - Calcul du coefficient de transmission thermique - Partie 1: Mé-
thode simplifiée
• prEN ISO 10077-2 – Thermal performance of windows. Thermal transmit-
tance. Numerical method for frames
• NBN EN 12831 – Systèmes de chauffage dans les bâtiments – Méthode de
calcul des déperditions calorifiques de base

La notation "prEN ….." indique dans le tableau ci-dessus pour

qu'il s'agit d'un projet de norme opérer la substitution. Elles sont
dont la date de parution en jointes en annexe au présent
Belgique n'est pas connue. Les document, elles n'existent pas
autres normes ci-dessus sont en version néerlandaise.
publiées en Belgique. Leur libellé L’ATIC a confié au CSTC la ré-
est précédé de « NBN ». Elles ne daction d’un document visant à
remplacent toutefois pas en- préparer l’application des nou-
core les parties concernées de velles normes en Belgique. Leur
la norme belge car il a été dé- application, en remplacement
cidé d'attendre la publication des normes NBN B61-002 et NBN
de toutes les normes reprises B61-003 est prévue pour fin 2004.

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2. FORMULE GÉNÉRALE

La formule générale utilisée pour le calcul du coefficient de transmission thermique

est la suivante :

k = 1/RT (W/m2K)

Dans cette formule, RT est la résistance thermique totale de la paroi. Elle est elle-
même égale, suivant l'analogie électrique, à la somme des résistances thermiques
des couches constitutives de la paroi.

La norme distingue plusieurs types de couches :

• Les couches extrêmes représentatives de l'échange thermique par convection

entre la paroi et les deux ambiances qu'elle sépare. Les résistances thermiques
correspondantes sont Ri pour l'ambiance intérieure et Re pour l'ambiance exté-
rieure. Les valeurs de Ri et Re sont données au paragraphe 4.4 1.de la norme.
Les valeurs données par NBN EN ISO 6946 sont proches de celles de NBN B62-002.

• Les couches constituées de matériaux homogènes pour lesquelles le calcul de la

résistance thermique est fait suivant le paragraphe 4.4 de la norme
En ce qui concerne la valeur de λ , il convient de se référer au choix proposé par
la norme, à savoir soit prendre des valeurs définies par des essais réalisées suivant
NBN B62-200, soit prendre les valeurs du tableau 2a de la norme.
A noter que les couches constituées de maçonneries de blocs de béton plein ou
de briques pleines ou perforées sont considérées comme couches homogènes.

• Les couches constituées de matériaux non homogènes pour lesquelles la résis-

tance thermique est généralement mesurée suivant NBN B62-204. Il s'agit de cou-
ches constituées de blocs de béton creux avec cavités d'air ou de planchers pré-
fabriqués avec alvéoles d'air.

• Les couches d'air ou lames d'air pour lesquelles la résistance thermique est don-
née au taleau 4 de la norme. Cette résistance dépend de l'épaisseur de la lame
d'air et du fait qu'elle est pas, peu ou bien ventilée.
La NBN EN ISO 6946 donne des valeurs proches de NBN B62-002 et pour un plus
grand nombre d’épaisseurs de couches d’air.

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3. CAS PARTICULIERS

Résistance thermique des espaces non chauffés

La méthode indiquée par la norme est précise mais assez longue à utiliser. Elle est basée
sur le principe du calcul du bilan thermique de l'espace non chauffé permettant d'en
déduire la température qui sert alors au calcul d'un coefficient de transmission thermi-
que équivalent.
Les valeurs données par NBN EN ISO 6946 sont plus simples mais moins précises.
Parois en contact avec le sol

Voir paragraphe 4.4.2.1de la norme. Le calcul se fait en négligeant Re.

Parois devant lesquelles sont placés des radiateurs

Pour la partie de parois située derrière le radiateur, la norme prévoit une majoration du
coefficient de transmission en fonction de la température moyenne de l'eau du radia-
teur.
Aucune norme européenne n'est prévue à ce jour pour remplacer la norme belge.

Planchers chauffants

Le calcul néglige les pertes de chaleur par ce type de paroi, celles-ci sont prises en
compte dans le dimensionnement du système de chauffage.

Toitures inversées

Il s'agit de toitures horizontales pour lesquelles l'isolation thermique est posée à l'extérieur
de l'étanchéité. La norme applique un coefficient de réduction sur la résistance thermi-
que pour tenir compte de la circulation d'eau en dessous l'isolant.

4. PONTS THERMIQUES

Les ponts thermiques sont des hétérogénéités ponctuelles ou linéaires dans des pa-
rois homogènes ou assimilées. L'exemple typique est le plancher d'un niveau qui se
prolonge à l'extérieur du bâtiment pour former un balcon. Il y a dans ce cas une
possibilité de transfert de chaleur par conduction dans la dalle en béton entre l'inté-
rieur et l'extérieur sans trouver la même isolation thermique que dans les murs exté-
rieurs.
Les coefficients de transmission thermiques linéaires ou ponctuels associés aux ponts
thermiques permettent un calcul de déperditions thermiques complémentaires à
celles calculées pour les parois homogènes ou assimilées qui contiennent ces ponts.
La NBN B62-002 qui donne des valeurs types à prendre en compte dans le calcul est
complétée par NBN EN ISO 6946 pour certains types de ponts thermiques.

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5. COEFFICIENT DE TRANSMISSION THERMIQUE DES FENÊTRES OU FAÇADES LÉGÈRES

La méthode de calcul différencie les coefficients de transmission pour le chassis, le

vitrage, l'intercalaire tenant les vitrages à distance et les panneaux de remplissage
pour les parties opaques de murs rideau par exemple.
Le coefficient de transmission moyen d'une fenêtre ou d'une façade légère s'obtient
en pondérant les coefficients ci-dessus en fonction des surfaces et longueurs d'inter-
calaires constituant la paroi.
Les coefficients de transmission pour chassis et intercalaires sont donnés dans la NBN
B62-002.
La NBN EN 673 remplace le paragraphe 6.3.2 de la NBN B62-002 en ce qui concerne
le calcul du coefficient de transmission thermique du vitrage seul.
Pour les panneaux de remplissage, la formule générale de calcul est utilisée.

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Deuxième partie :
Calcul des déperditions calorifiques des parois de bâtiments

1. INTRODUCTION

Le calcul des déperditions calorifiques d’un bâtiment est défini, de façon conven-
tionnelle par la norme belge NBN B62-003 dont une copie est jointe au présent do-
cument qui se limite donc a en donner des commentaires et traiter quelques exem-
ples.

Le caractère conventionnel de la norme est très important car les phénomènes phy-
siques sont souvent simplifiés pour permettre un calcul par une méthode simple, sans
moyens de calcul très évolués.

La norme se veut également générale et ne traite donc pas tous les cas particuliers
pouvant être rencontrés dans la pratique courante. L’auteur de projet (celui qui fait
les calculs) devra donc, dans l’exercice de son métier, transposer l’esprit de la
norme aux cas particuliers qu’il rencontre. Cette transposition devra toujours être
faite avec grande prudence en prenant en compte les phénomènes physiques tels
qu’ils risquent de se présenter. Le cas échéant, des décisions « hors norme » devront
être prise en accord avec le Maître de l’Ouvrage ou l’Architecte. Le texte qui suit se
donne pour tâche de prendre en compte un maximum d’exemple illustrant ces cas
particuliers.

2. DOMAINE D’APPLICATION

Il est important de noter que le calcul des déperditions calorifiques est fait en consi-
dérant les échanges de chaleur indépendants du temps c à d permanents. Cela
veut dire que les températures intérieures et extérieure prises en compte sont cons-
tantes; le ralenti de nuit n’est donc pas pris en compte et doit faire l’objet d’une ma-
joration lors du dimensionnement des corps de chauffe. L’annexe A de la norme
donne une méthode de calcul à cet effet.

Parmi les locaux n’entrant pas dans le domaine d’application de la norme figurent :

• Les locaux de grande hauteur pour lesquels on peut faire référence à la méthode
préconisée par l’AICVF (Association française des ingénieurs en chauffage,
ventilation et froid).pour le calcul de coefficients de majoration. Le choix du
système de chauffage peut, dans certains cas, aider à faire le bon choix des
bases de calcul. Il est, par exemple, superflu de prendre une quelconque majo-
ration en compte si un local de hauteur supérieure à 4m est chauffé par un
système à air chaud impliquant un très bon brassage d’air dans le local.

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 DEPERDITIONS DE CHALEUR

• Les locaux pour lesquels les surfaces vitrées sont particulièrement importantes
peuvent générer un inconfort par rayonnement important. Dans certains cas ex-
trêmes, la majoration préconisée par la norme ne suffit pas et il convient, en ac-
cord avec le Maître de l’Ouvrage ou l’Architecte de choisir des vitrages de ca-
ractéristiques adéquates (très bon coefficient de transmission thermique) ou
(et ?) de mettre en œuvre des systèmes de chauffage permettant de compenser
efficacement l’effet des surfaces froides.

• Les atria pour lesquels des compensations locales de déperditions doivent être
prises en compte de façon à compenser les phénomènes de retombées d’air
froid.

• Les locaux ouverts permettant les entrées et sorties permanentes de véhicules

(centres de contrôle technique automobile par exemple) qui doivent être traités
par systèmes à rayonnement ne nécessitant pas de calcul conventionnel de dé-
perditions de chaleur.

3. FORMULE GENERALE DE CALCUL

La norme donne en son §6 l’expression générale pour le calcul des déperditions ca-
lorifiques d’un local :

Φ = Φt + Φv

Dans cette expression, on distingue :

• Une partie relative à la transmission Φt obtenue en appliquant l’expression
k.A.∆t
à toutes les parois du local.

Elle nécessite la connaissance des coefficients de transmission thermiques calcu-

lés suivant NBN B62-002, des surfaces des parois et de la température de part et
d’autre des parois.

• Une partie relative aux infiltrations d’air Φv dont plusieurs expressions existent sui-
vant l’utilisation ou la présence de ventilation mécanique du local.

Elle nécessite la connaissance du volume d’air du local et du taux de ventilation

d’air extérieur pris en compte.

4. CONDITIONS EXTERIEURES DE BASE

Comme l’indique la norme, la notion d’altitude est importante dans certaines com-
munes ardennaises. SPA est un bon exemple : la ville est située dans une cuvette, au
bord d’une rivière alors que le territoire s’étend sur les collines avoisinantes. La tem-

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 DEPERDITIONS DE CHALEUR

pérature de base pour la commune entière est de –10°C ; la commune directement

voisine de JALHAY a pour température de base –11°C et est située « sur les hauteurs
de SPA », au même niveau que la périphérie de SPA. Il y a donc pour cette ville lieu
de sélectionner la bonne température extérieure de base en fonction de l’altitude.

Pour les locaux à conditions d’ambiance particulièrement exigeante (§4.1.3.2° de la

norme) la prise en compte d’une température extérieure de base sensiblement infé-
rieure permet de ne jamais être en déficit de puissance en cas de vagues de froid.

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5. TEMPERATURE INTERIEURE

Le choix de la température intérieure de calcul doit faire l’objet de la plus grande

attention pour prendre en compte les habitudes des occupants et les situations par-
ticulières pouvant se produire. Citons par exemple :

• Chauffage de locaux non-occupés

Certaines chambres à coucher ou d’autres pièces d’un logement ne sont pas

toujours chauffées. C’est le cas lorsque les occupants décident de ne pas
chauffer les chambres en période de non-occupation (journée) alors que les
autres pièces voisines (salon par exemple) du logement sont chauffées. La
température de base de la chambre pour le calcul des déperditions du salon
ne doit pas être la température ambiante de la chambre chauffée mais bien
une température d’équilibre calculée suivant le§4.3 de la norme. Même pro-
blème pour les chambres d’ami non chauffées.

• Voisin absent

Dans un immeuble à logements multiples, il arrive qu’un occupant parte en va-

cances d’hiver et décide de ce fait de chauffer son appartement à sa tempé-
rature de consigne pour la nuit. Cette situation, imprévisible mais bien réelle,
doit être prise en compte.

• Chambre d’étudiant

Les enfants utilisant leur chambre à coucher comme salle d’étude ne peuvent
se contenter des 16 à 18°C de température de confort préconisée par la
norme.

6. PAROIS EN CONTACT AVEC LE SOL

L’application des expressions proposées par la norme pour le calcul de la tempéra-

ture de contact des parois avec le sol mène souvent à des valeurs comprises entre 5
et 15°C suivant la zone considérée. Il faut donc toujours attirer l’attention du Maître
de l’Ouvrage ou de l’Architecte sur la nécessité d’isoler ce genre de paroi pour évi-
ter les déperditions trop importantes et des températures de surface trop basses me-
nant à un inconfort. La réglementation régionale fixe des critères d’isolation pour
certains types de bâtiments.

Cycle 1 - Confort thermique et déperditions de chaleur, principes de base - printemps 2006

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 DEPERDITIONS DE CHALEUR

7. DIMENSIONS DES PAROIS

La règle générale est de prendre les dimensions extérieures ou d’axe en axe pour les
parois extérieures et les dimensions intérieures pour les parois intérieures. Cette règle
est particulièrement facile pour le calcul des déperditions de bâtiments existants
dont on ne dispose pas de plans.

8. DEBITS D’INFILTRATION D’AIR EXTERIEUR

Pour les locaux ventilés mécaniquement, le taux de ventilation d’air extérieur

change suivant que la ventilation est en service ou non : β = 0,3 avec ventilation et β
= 1 sans ventilation. Ces taux de ventilation correspondent généralement à des lo-
caux occupés ou non avec des températures de calcul différentes. Il convient donc
de calculer les déperditions dans les deux cas de figure et de prendre en compte la
valeur la plus élevée pour le dimensionnement de l’installation de chauffage.

Pour les locaux à infiltration importante due, par exemple, à des ouvertures et ferme-
tures fréquentes de portes, on peut se référer à la méthode proposée par CARRIER
dans son manuel de calcul des apports de chaleurs.

Cycle 1 - Confort thermique et déperditions de chaleur, principes de base - printemps 2006

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 DEPERDITIONS DE CHALEUR

Troisième partie :
Exercices

• Exercice 1

Seules les déperditions vers l’extérieur et entre locaux A et B sont prises en

compte.
Les coefficients de transmission thermique sont 0,6 W/m2K pour les murs extérieurs,
2,0 W/m2K pour le mur intérieur et 3,0 W/m2K pour les fenêtres.
Il n’y a pas de ventilation mécanique, le local A est un bureau et le local B est
une salle de réunion occupée par 25 personnes non-fumeurs.
Les températures de référence sont –10°C pour l’extérieur, 21°C pour le bureau et
19°C pour la salle de réunion.

Solution

Les dimensions des parois sont :

-Local A, paroi 1 : L=(7+0,3)m =7,3m; h=(2,6+0,1+0,1)m=2;8m

-Local A, paroi 2 : L=(5+0,3+0,05)m =5,35m; h=(2,6+0,1+0,1)m=2,8m
-Local B, paroi 3 : L=(6+0,05+0,05)m =6,1m; h=(2,6+0,1+0,1)m=2,8m
-Local A/B, paroi 4 : L=7m ; h=(2,6+0,1+0,1)m=2,8m

Le volume d’air des locaux est :

-Local A : (5*7*2,6)m3 soit 91m3.

-Local A : (6*7*2,6)m3 soit 109,2m3.

Les taux de ventilation sont :

-Local A : β=1.

Cycle 1 - Confort thermique et déperditions de chaleur, principes de base - printemps 2006

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 DEPERDITIONS DE CHALEUR

-Local B : il faut prendre la plus grande valeur entre :

-β=1 soit 109,2 m3/h.
-25 personnes * 10m3/h soit 250 m3/h soit encore β=250/109,2 = 2,29

Sur base des données ci-dessus, les déperditions calorifiques sont :

-Local A
Paroi 1 : (7,35*2,8)m2 * 0,6 W/m2K * (21+10)°C=382,8 W.
Fenêtre : (2*1,5)m2 * 3,0W/m2K * (21+10)°C=279 W.
Paroi 2 : ((5,35*2,8)-3,0))m2 *0,6W/m2K * (21+10)°C=222,8 W.
Paroi 4 : (7*2,8)m2 * 2W/m2K * (21-19)°C=78,4 W.
Infiltrations : 0,34 * 1 * 91 * (21+10)=959,1 W.

Total = 1922,1 W.

-Local B
Fenêtre : (3*1,5)m2 *3,0W/m2K * (19+10)°C=391,5 W.
Paroi 3 : ((6,2*2,8)-4,5))m2 * 0,6W/m2K * (19+10)°C=223,8 W.
Paroi 4 : (7*2,8)m2 * 2W/m2K * (19-21)°C= -78,4 W. (apport de chaleur)
Infiltrations : 0,34 * 2,29 109,2 * (19+10)=2465,7 W.

Total = 3081 W.

• Exercice 2

Dans l’exercice 1, on considère que le local B n’est pas chauffé ou chauffé par
intermittence. Il faut donc calculer la température d’équilibre dans le local B. Il
suffit pour cela de calculer le bilan thermique de B en exprimant que les pertes
de chaleur de A vers B sont égales aux pertes de B vers l’extérieur.

Solution

-De A vers B : pertes = (7*2,8)m2 * 2W/m2K * (21-θeq)

-De B vers l’extérieur :
(((6,1*2,8)(3*1,5))*0,6+(3*1,5)*3+0,34*2,29*109,2)*(θeq+10)

-Cela permet de calculer θeq= -3,7°C

-La déperdition de A vers B devient donc égale à 968,2 W et la déperdition totale
du local devient égale à 2811,9W.

• Exercice 3

A l’ exercice 1, nous ajoutons des déperditions par le sol (plancher sur terre-plein).
Le coefficient de transmission thermique du sol est égal à 0,75W/m2K et la nappe
aquifère est située à 5m sous le bâtiment.

Cycle 1 - Confort thermique et déperditions de chaleur, principes de base - printemps 2006

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 DEPERDITIONS DE CHALEUR

Solution

Les surfaces des zones 1 et 2 sont calculées comme suit :

-Local A : zone 1 : A=(5,35*2)+(7,35-2)*2=21,4m2

zone 2 : A=(5,34*7,34)-21,4=17,9m2
-Local B : zone 1 : A=(6,1*2)=12,2m2
zone 2 : A=(6,1*7,35)-12,2=32,6m2

Les températures de surface sont calculées comme suit :

-Zone 1 : K1=0,65 et θc1 = (21-10) * (1-0,65) = 3,9°C

-Zone 2 : K2=0,39 et θc2 = 21-0,39*(21-10) = 16,7°C

Les déperditions par le sol sont donc de :

-Local A : (21,4m2 * (21-3,9)°C + 17,9m2 * (21-16,7)°C)* * 0,75W/m2K=332,1W

-Local B : (12,2m2 * (21-3,9)°C + 32,6m2 * (21-16,7)°C)* * 0,75W/m2K=261,6W

Exercice 4

Calculer le coefficient de transmission thermique d’une paroi extérieure compo-

sée comme suit :

• Brique de parement e = 100 mm

• Vide non ventilé e = 25 mm
• Laine minérale e = 60 mm
• Bloc de béton creux e = 140 mm
• Plâtre e = 10 mm

Solution

Des tableaux de la norme NBN B62.002, on peut tirer les valeurs de coefficient de
conductibilité thermique et de résistance thermique suivants :

• Brique de parement λ = 1.1 W/m°C (pour une brique de parement en

maçonnerie lourde. Cette hypothèse conservatrice est prise en l’absence de
renseignement plus précis)
• Vide non ventilé R = 0.17 m°C/W
• Laine minérale λ = 0.04 W/m°C
• Bloc de béton creux R = 0.11 m°C/W
• Plâtre λ = 0.52 W/m°C

Les coefficients de convection sont 8 W/M²°C pour l’intérieur et 23 W/m²°C pour

l’extérieur.

Cycle 1 - Confort thermique et déperditions de chaleur, principes de base - printemps 2006

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 DEPERDITIONS DE CHALEUR

Le coefficient k de la paroi est alors égal à, en commençant par l’extérieur :

k = 1/(1/23 + 0.1/1.1 + 0.17 + 0.06/0.04 + 0.11 + 0.01/0.52 + 1/8) = 0.49 W/m²°C

Exercice 5

Calculer la déperdition ramenée au m² de surface d’une paroi dont on connaît

les caractéristiques suivantes :

• Température extérieure : -5°C

• Température de surface intérieure : 15°C
• Epaisseur : 25 cm
• Coefficient de conductibilité thermique : 0.75 W/m°C

Solution

Seule la température de surface intérieure étant connue, il faut calculer la dé-

perdition en utilisant les expressions suivantes :

• ∆Θ’ = Θ pi - Θ e = 15 – (-5) = 20°C

• 1/k’ = 1/αe + e/λ = 1/23 + 0.25/0.75 = 0.38 m²°C/W
• Φt = ∆ Θ’ × k’ = 20 × 1/0.38 = 52.6 W/m²

Exercice 6

Pour la paroi de l’exercice précédant, calculer le coefficient de transmission ther-

mique si on ajoute une couche constituée de 5 cm d’un matériau ayant une
conductivité thermique de 0.081 W/m°C

Solution

1/k = 1/23 + 0.25/0.75 +0.05/0.081 + 1/8 = 1.12 m²°C/W

k = 1/1.12 = 0.89 W/m²°C

Exercice 7

Calculer les températures superficielles d’un mur dont l’épaisseur est égale à 0.2
m et le coefficient de conductibilité thermique est égal à 0.8 W/m°C. Les tempé-
ratures extérieure et intérieure valent respectivement -10°C et 20°C.

Solution

Sur base des données de l’énoncé, on commence par calculer :

• 1/k = 1/αe + e/λ+ 1/αi = 1/23 + 0.2/0.8 + 1/8 = 0.42 m²°C/W

• ∆Θ = 20- (-10) = 30°C

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 DEPERDITIONS DE CHALEUR

• Φ’t = ∆Θ × k = 30 × 1/0.42 = 71.4 W/m²

On utilise alors les expressions suivantes :

• Φ’t = (Θ pi - Θ e) × k’
• 1/k’ = 1/23 + 0.2/0.8 = 0.29 m²°C/W

pour trouver Θ pi = (Φ’t – k’× Θ e)/k’ = 9.99°C

et
• Φ’t = (Θ i - Θ pe) × k’
• 1/k’ = 0.2/0.8 +1/8 = 0.38 m²°C/W

pour trouver Θ pe = (k’× Θ i - Φ’t)/k’ = -7.13°C

• Exercice 8

Soit un mur extérieur constitué, de l'intérieur vers l'extérieur, de:

un enduit en plâtre – d=10mm
un bloc de béton creux, porteur – d=140mm
une couche d'isolation thermique (laine de verre) – d=60mm
une lame d'air non ventilée – d=25mm
une brique de parement – d=100mm
Le tableau 2a de la NBN B62-002 donne les valeurs de conductivité thermique sui-
vantes:
enduit de plâtre : 0.52 W/mK (ref E.3)
Bloc de béton creux : Ru=0.11 W/mK (ref I.1a) . A défaut d'information sur la
densité du matériau, on prend la valeur la plus faible)
Laine de verre : 0.04 W/mK (ref G.2)
mur en brique : 1.1 W/mK (ref C.1). Même commentaire que pour le bloc de
béton.
Le λe est pris en considération car il s'agit d'une couche exposée aux conditions ex-
térieures.
Le tableau 4 donne pour la lame d'air horizontale R=0.17 m2K/W
Le tableau 5 donne Ri=0.125 m2K/W et Re=0.043 m2K/W.

On peut alors calculé RT comme suit, de l'intérieur vers l'extérieur :

RT=0.125 + 0.01/0.52 + 0.11 + 0.06/0.04 + 0.17 + 0.1/1.1 + 0.043 = 2.05 m2K/W

Le coefficient de transmission est alors : k=1/RT=1/2.05=0.49 W/m2K.

Si la lame d'air était considérée comme fortement ventilée, il conviendrait de négli-

ger la contribution de la brique de parement et de prendre Re=Ri ,
Le coefficient k est alors égal à 0.53 W/m2K.

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 DEPERDITIONS DE CHALEUR

Si la paroi initiale n'est pas isolée, le coefficient k devient égal à 2.14 W/m2K ce qui
indique l'impact très important de la laine de verre.

Si la paroi initiale est en contact avec le sol et supposons qu'elle est pourvue d'un
cimentage en mortier de ciment de 10 mm d'épaisseur du côté extérieur, le calcul
se fait en négligeant Re et en prenant en compte la couche supplémentaire pour laquelle
λ=1.5W/mK.
Le coefficient k vaut alors 0.50 W/m2K.

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