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Le calcul des déperditions et de dimensionnement des installations de chauffage

 

   

 

Norme NBN EN 12831 (2003) et NBN B62 - 003

Norme NBN EN 12831 : 2003

La norme NBN EN 12831 : 2003 (Systèmes de chauffage dans les bâtiments – méthode de calcul des déperditions calorifiques de base) permet tant de calculer les déperditions calorifiques d'un bâtiment (dimensionnement des systèmes de chauffage) que d'un local (dimensionnement des corps de chauffe).

Méthode de calcul

La méthode de calcul est assez complexe.

En résumé, sur base de la détermination :

  • des données climatiques (températures externes données par la NBN B 62 – 003 en fonction de la situation géographique) ;
  • de la définition des espaces du bâtiment et de leur température interne (espaces chauffés, non chauffés hors gel, …) ;
  • et des données relatives au bâtiment comme les dimensions (surface d’échange de chaleur avec l’extérieur) et la composition des parois externes (valeur U en W/m².K) ;

le calcul détermine chacune des grandeurs suivantes :

  • Les déperditions de base perdue par transmission. Elles dépendent de la surface de toutes les parois du bâtiment entourant le volume chauffé, du coefficient de transmission thermique de celles-ci et des températures intérieures et extérieures correspondant à chaque local. On retrouve ce type de déperdition au travers :
    • de l’enveloppe du bâtiment ;
    • des espaces non chauffés ;
    • des espaces adjacents ;
    • du sol.

  • Les déperditions de base par ventilation. C'est la chaleur perdue par renouvellement d'air du bâtiment qui dépend du taux de ventilation et de l'inétanchéité du bâtiment. Pour simplifier, la norme propose de déterminer ceux-ci en connaissant le volume chauffé et en choisissant un taux de renouvellement d'air forfaitaire.

À ces déperditions de base (W), la méthode de calcul ajoute une surpuissance de relance lorsque le bâtiment est soumis à l’intermittence (coupure du chauffage de nuit).

Norme NBN B 62 – 003

Validité

La norme NBN B 62 – 003 est une norme qui date de 1986. Elle est partiellement remplacée par la norme NBN EN 12831 : 2003.

De cette norme, on conserve principalement les températures extérieures  de base qui sont propres au climat belge.

Température externe

Les installations de chauffage sont dimensionnées pour fournir un confort adéquat lorsque les conditions atmosphériques extrêmes. Ces dernières sont symbolisées dans la norme par la température extérieure de base. Il s'agit de "températures extérieures moyennes journalières qui, en moyenne, ne sont dépassées vers le bas que pendant un seul jour par an". Elles sont données dans la norme en fonction de chaque commune de Belgique et doivent donc servir de référence pour le dimensionnement.

Températures extérieures minimales de base, en Wallonie.

Calculs 

Pour connaître la température de base dans votre commune : cliquez ici !

 

Quelques données de base

Températures internes de base

Les températures internes  de base sont fonction de l’activité menée dans les différents locaux repris ci-dessous.

Type de bâtiment ou d'espace

θint,i
°C

Bureau individuel
Bureau paysager
Salle de réunion
Auditorium
Cafétéria/Restaurant
Salle de classe
Crèche
Magasin
Résidentiel
Salle de bain
 
Église
Musée/Galerie

21
21
21
21
21
21
21
16
21
24
 
15
16

Taux de renouvellement d’air

Le taux de renouvellement d’air est le nombre de renouvellements en volume/heure du bâtiment lorsqu’il est mis en surpression de 50 Pa. Cette valeur est déterminée, par exemple, lors d’un test de "blower door"). 

Construction

Taux de renouvellement d'air pour le bâtiment entier, n50
 h-1

Degré d'étanchéité à l'air de l'enveloppe du bâtiment
 (qualité des joints de fenêtre)

Élevé
(joints des fenêtres et portes de haute qualité)

Moyen
(fenêtres à double vitrage, joints normaux)

Bas
(fenêtres à simple vitrage, pas de joints)

Maisons individuelles

< 4

4 - 10

> 10

Autres logements ou bâtiments

< 2

2 - 5

> 5

Surpuissance de relance

La surpuissance de relance dépend de plusieurs facteurs :

  • Le temps de relance.

  • La chute de température lors de l’intermittence de 12 heures. Plus le bâtiment est isolé et étanche, moins grande sera la chute de température et, par conséquent, moins grande sera la surpuissance de relance.


Temps de relance

frh
W/m²

Chute prévue de la température intérieure lors du ralenti

2K

3K

4K

Inertie du bâtiment

Inertie du bâtiment

Inertie du bâtiment

faible

moyenne

forte

faible

moyenne

forte

faible

moyenne

forte

1

2

3

4

18

9

6

4

23

16

13

11

25

22

18

16

27

18

11

6

30

20

16

13

27

23

18

16

36

22

18

11

27

24

18

16

31

25

18

16

 

Le dimensionnement en pratique

Température dans les locaux non chauffés

En outre, lorsque le volume chauffé n'est par directement en contact avec l'extérieur, la norme propose de calculer une température équivalente dans le local adjacent à celui-ci. Ce calcul est quelque peu fastidieux. Il en va de même pour le calcul de la température du sol. Dès lors, on peut simplifier la démarche en utilisant les ordres de grandeur suivants :

Estimation des températures équivalentes dans les locaux non chauffés :
En rouge : surface de déperdition et température de consigne choisie dans le volume chauffé.
En bleu : température à considérer du côté "extérieur" de la surface déperditive.

Calcul

Calculs 

Pour estimer les déperditions de votre bâtiment et la puissance de votre chaudière : cliquez ici ! Ce programme n'est pas la traduction exacte de la norme NBN B62-003. A ce titre, il ne peut être utilisé que pour se faire une idée de la puissance de chauffage à installer, idée qui doit être confrontée au dimensionnement exact effectué par l'auteur de projet. Ce programme est, en fait, la traduction sous forme informatique du formulaire de calcul du coefficient K du bâtiment. Pour calculer la puissance de la chaudière, il considère une température hors volume chauffé unique, mais attribue un coefficient d'influence réduit pour les parois en contact avec des locaux non chauffés ou avec le sol. Par exemple, le sol étant à 10 °C, la perte est forfaitairement divisée par 3 par rapport à la perte qu'aurait le plancher s'il était au-dessus de l'air extérieur. A partir des déperditions ainsi calculées, la puissance de la chaudière est estimée suivant la formule recommandée par le CSTC où l'ensemble des coefficients de majoration sont fixés forfaitairement à 10 % :

Φtot = (Φti + 0,5 x Φvi) x (1 + M0 + Mcw)

Pour utiliser ce programme, il est nécessaire de connaître le coefficient de transmission thermique (kj ou Uj) des différentes parois extérieures du bâtiment. En première approximation, une liste de parois types est reprise dans le programme de calcul.

Calculs 

Pour les murs et les toitures, le coefficient de transmission thermique (kj ou Uj) peut être calculé précisément en cliquant ici !

 

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