Calcul des déperditions thermiques
Nous allons déterminer les pertes d'une maison de 15,40×8,40 = 129,36 m2 de surface de sol intra-muros,
de (15,80+8,80)×2 = 49,20m de périmètre,
de 2,60m de hauteur de plafond, soit 127,92m2 de surface latérale,
dans une région où la moyenne des extrêmes de température basse est de -7°C, avec une température intérieure de 20 °C.
La surface des ouvertures est de
6×2,15×1,40+2,15×1,20+2,15×0,80+1,25×1,00+0,95×0,60 = 24,15m2.
D'où, surface des murs
127,92-24,15 = 103,77m2.
Le coefficient d'isolation donné par les courbes du CSTB pour un mur avec baies pour 10cm d'isolation extérieure avec polystyrène est de 0,35 pour l'isolation plus 0,07 pour les ponts thermiques résiduels, ce qui donne un coefficient de 0,42.
Pour une isolation par l'intérieur, avec la même épaisseur de polystyrène les ponts thermiques sont évalués à 0,52, soit au total un coefficient de 0,87, plus du double!
Le polystyrène étant fixé par plots de colle ou sur rails plastiques, il y a environ 1,5cm d'espace d'air confiné qui augmente l'épaisseur d'isolation, d'où le coefficient 0,04/0,115=0,35 donné par le CSTB. Dans notre cas tous les ponts thermiques étant éliminés, les pertes par les seuils seront calculées séparément, nous pouvons prendre ce dernier coefficient comme base de calcul.
Le calcul des déperditions thermiques par les murs donne donc
103,77×27×0,35 = 980,63 Watt
Les déperditions thermiques par les ouvertures, avec un coefficient courant de 1,50, sont
24,15×27×1.5 = 978,07 Watt
On peut constater au passage que les pertes par les ouvertures sont quasi égales aux pertes par les murs.
Calcul des déperditions thermiques par les seuils:
Longueur des seuils
6×1,5+1,3+1+0,7 = 12 m
Largeur de seuil en vis à vis avec la dalle et le mur
0,17+0,13 = 0,30 m
Epaisseur moyenne des seuils:0,06 m
Coefficient de conductibilité du béton lourd :1,4 Watt/m;°C
Coefficient du styrodur :0,04 Watt/m.°C
Résistance thermique au m2: Rth = 0,06/1,4+0,03/0,04 = 0,79 °C.m2/W
Conductance: g = 1/Rth = 1,26 Watt/m2.°C
Surface: 12×0,30 = 3,60 m2
Température de la dalle: 25 °C, écart = Text-Tint = 25+7 = 32 °C
Déperditions thermiques des seuils
3,60×32×1,26 = 145,15 Watt
Pour mettre en évidence l'importance d'un pont thermique, on va supposer que les seuils sont coulés avec la dalle comme cela se pratique habituellement.
La conductivité est alors celle du béton d'où les pertes
3,60×32×1,4/0,06 = 2688 Watt
Soit, presque 20 fois plus! Nous verrons à la fin du calcul que cela représente les 2/3 des pertes de la maison pour seulement 12 mètres de seuils!
Calcul des déperditions thermiques des fondations:
Périmètre moyen des fondations: (15,60+8,60)×2 = 48,40 m
Surface au sol des fondations: 48,40×0,20 = 9,68 m2
Coefficient de conductivité d'un mur de 0,20 m de hauteur: 2 Watt/m2.°C, soit pout 0,80de fondation:2/4 = 0,5
Température du sol à 0,80 m de profondeur: 4°C,
Température de la dalle : 25 °C, d'où un écart de 21°C
Déperditions thermiques de la semelle des fondations:
9,68×21×0,5 = 101,64 Watt
Déperditions thermiques de la surface latéral des fondations
Par -7 extérieur et +4 à 80 cm de profondeur cela fait une température extérieure moyenne de 4+(-7-+4)/2 = 4-5,5 = -1,5°C;
Avec +25 dans la dalle et +4 à 80 cm de profondeur cela fait une température moyenne intérieure de 4+(25-4)2 = 14,5°C;
La surface latérale à prendre en compte est la surface de passage, c'est à dire l'épaisseur du mur donc 0,20cm, donc 49,20×0,2 = 9,84 m2;
Les déperditions thermiques latérales des fondations sont donc de :
9,84×0,04/0,1×(14,5-(-1,5)) = 62,98 W.
Calcul des déperditions thermiques du plafond isolé par deux couches croisées de laine de verre:Température du plafond: 23°C, écart 23+7 = 30°C
Déperditions thermiques du plafond:
129,36×30×0,04/0,40 = 388,08 Watt
Déperditions thermiques du plancher: le plancher est isolé par deux couches croisées de 6 cm de polystyrène plus une couche de styrodur de 5 cm sous la chape de chauffage, cela fait environ 17 cm, auxquels il faut ajouter 80 cm de terre plutôt sèche
La resistance thermique est donc: Rth = 0,17/0,04 + 0,6/0,8 = 5
d'où les déperditions thermiques du plancher
129,36×21×1/5 = 543,31 Watt
Calcul des déperditions thermiques de la ventilation double flux:
Il faut renouveler environ 25 m3 d'air par heure et par personne, pour une occupation de la maison par quatre personnes cela fait 100 m3 par heure.
La VMC a un rendement de 60%, la chaleur spécifique de l'air est de 0,3 kcal/m3.
Les déperditions thermiques sont donc de :
0,3×30×0,4×100×1,16 = 417,60 Watt
Les déperditions thermiques totales de la maison par -7°C extérieur et + 20°C intérieur sont donc:
980,63+978,07+145,15+101,64+62,98+388,08+543,31+417,60 = 3617,46 Watt disons 3600 Watt
Le volume de la maison est:129,36×2,60 = 336,34 m3
Le coefficient volumique de déperditions thermiques est:
G = 3617,46/(27×336,34) = 0,398 Watt/m3.°C, soit 0,40Watt/m3.°C
Par rapport aux pavillons traditionnels actuellement construits en isolation par l'intérieur on est trois fois meilleur.
Il y a une énergie renouvelable à l'infini et gratuite: c'est celle qu'on ne consomme pas.
La surface des parois extérieures de la maison est: 127,92+2×129,36 = 386,64 m2
Le coefficient de conductivité thermique surfacique moyen est donc: K = 3617,46/(27×386,64) = 0,347 Watt/m2.°C