Calcul de la déperdition thermique d'une maison

Méthode de calcul de la déperdition thermique de la maison

Ce calculateur de déperdition thermique maison fournit une estimation simple des pertes de chaleur à travers les murs extérieurs, les fenêtres, la porte extérieure, le plafond, le sol et le renouvellement d'air. Il permet d'estimer la puissance de chauffage nécessaire pour maintenir une température intérieure choisie avec une température extérieure hivernale donnée, et d'évaluer l'influence des murs, des fenêtres, de la toiture et de l'isolation.

Chaque composante de la perte de chaleur est calculée séparément, puis toutes les valeurs sont additionnées. Le résultat est affiché en watts et en kilowatts, ainsi qu'en déperdition thermique spécifique par 1 m² de surface au sol et par 1 m³ de volume de la pièce.

Valeurs indicatives et recommandations

Géométrie de la pièce

Surface au sol et volume. La surface au sol est calculée à partir de la longueur L et de la largeur B de la pièce. Le volume tient également compte de la hauteur H.

A = L × B

V = L × B × H

Les dimensions sont saisies en mètres. La surface A est donc obtenue en m² et le volume V en m³. La surface au sol est utilisée pour calculer les pertes de chaleur par le plafond et le sol, tandis que le volume est utilisé pour calculer les pertes dues au renouvellement d'air.

Périmètre extérieur. Seuls les côtés de la pièce en contact avec l'air extérieur sont inclus dans le calcul des murs. La longueur réelle de chaque côté sélectionné est utilisée. Lorsque les quatre murs sont extérieurs, le périmètre extérieur d'une pièce rectangulaire est :

Pext = 2 × (L + B)

S'il n'y a aucun mur extérieur, les pertes de chaleur par les murs, les fenêtres et la porte extérieure sont considérées comme nulles.

Différence de température

Différence de température. Pour toutes les composantes des pertes de chaleur, le calcul utilise la différence entre la température intérieure choisie T_i et la température extérieure T_e.

ΔT = Ti - Te

Par exemple, avec une température intérieure de +20 °C et une température extérieure de -15 °C, la différence de température de calcul est de 35 K. Une différence de température exprimée en kelvins est numériquement identique à la même différence exprimée en degrés Celsius. Si la température extérieure est égale ou supérieure à la température intérieure, la valeur ΔT = 0 est utilisée pour le calcul des pertes de chaleur.

Pertes de chaleur à travers les éléments du bâtiment

Relation de base. La perte de chaleur à travers les murs, les fenêtres, la porte, le plafond et le sol est calculée comme le produit de la surface de l'élément A, du coefficient de transmission thermique U et de la différence de température ΔT.

Q = U × A × ΔT

Ici, Q représente la perte de chaleur en W, U le coefficient de transmission thermique en W/(m²·K), A la surface de l'élément en m² et ΔT la différence de température en K. Une surface plus grande, une valeur U plus élevée ou une différence de température plus importante entraînent des pertes de chaleur plus élevées.

Murs extérieurs

Surface des murs. Le périmètre extérieur est d'abord multiplié par la hauteur de la pièce. La surface des fenêtres et la surface supposée de la porte extérieure sont ensuite soustraites, car ces éléments sont calculés séparément.

Awall = Pext × H - Awindow - Adoor

Si la surface totale des fenêtres et de la porte dépasse la surface totale des murs extérieurs, le résultat n'est pas calculé tant que les données saisies ne sont pas corrigées. Cela évite d'utiliser une surface de mur négative.

Isolation des murs. Au lieu de calculer séparément chaque couche de la paroi, le calculateur utilise des valeurs indicatives prédéfinies du coefficient de transmission thermique :

• isolation faible ou maison ancienne - U = 1,30 W/(m²·K)
• isolation moyenne - U = 0,60 W/(m²·K)
• bonne isolation ou maison moderne - U = 0,25 W/(m²·K)

Ces valeurs représentent la performance thermique globale du mur. Si la valeur U exacte d'une construction de mur particulière est connue, les niveaux d'isolation simplifiés doivent être considérés comme des valeurs indicatives.

Fenêtres et porte extérieure

Vitrage. Une seule valeur de transmission thermique est appliquée à toute la surface de fenêtres saisie, selon le niveau de performance énergétique choisi :

• fenêtres anciennes avec de fortes pertes de chaleur - U = 2,80 W/(m²·K)
• vitrage isolant moderne - U = 1,40 W/(m²·K)
• fenêtres modernes à haute efficacité énergétique - U = 0,90 W/(m²·K)

Porte extérieure. Les dimensions de la porte ne sont pas saisies séparément. Des surfaces types et des coefficients de transmission thermique sont utilisés pour les différents types de portes :

• porte simple isolée - surface 2,0 m², U = 1,40 W/(m²·K)
• porte double isolée - surface 4,0 m², U = 1,40 W/(m²·K)
• porte extérieure non isolée - surface 2,0 m², U = 3,00 W/(m²·K)
• porte simple vitrée - surface 2,0 m², U = 1,60 W/(m²·K)
• porte double vitrée ou porte-fenêtre - surface 4,0 m², U = 1,60 W/(m²·K)

Les surfaces des fenêtres et de la porte sont exclues de la surface des murs afin que le transfert de chaleur à travers une même partie de l'enveloppe du bâtiment ne soit pas comptabilisé deux fois.

Plafond et sol

Plafond. La perte de chaleur est calculée sur toute la surface de la pièce A. Les coefficients effectifs suivants sont utilisés selon l'espace ou la construction située au-dessus :

• pièce chauffée au-dessus - U = 0
• toiture ou combles bien isolés - U = 0,18 W/(m²·K)
• isolation moyenne de la toiture ou des combles - U = 0,35 W/(m²·K)
• isolation faible ou combles froids - U = 0,90 W/(m²·K)

Sol. Des coefficients effectifs sont également utilisés pour la limite inférieure de la pièce afin de représenter les différences typiques entre un espace chauffé, un sous-sol et un plancher isolé :

• pièce chauffée en dessous - U = 0
• sous-sol ou garage non chauffé - U = 0,35 W/(m²·K)
• bonne isolation du sol - U = 0,20 W/(m²·K)
• isolation moyenne du sol - U = 0,40 W/(m²·K)
• isolation faible ou absence d'isolation - U = 0,80 W/(m²·K)

Pour le plafond comme pour le sol, toute la surface de la pièce et la différence complète entre les températures intérieure et extérieure sont utilisées. Ces coefficients sont des valeurs effectives simplifiées, de sorte que la température des combles, du sous-sol ou du sol naturel n'est pas calculée séparément.

Renouvellement d'air et infiltration

Pertes de chaleur par l'air. Une partie de la chaleur sert à réchauffer l'air extérieur entrant par la ventilation et les infiltrations. Le calcul utilise le volume de la pièce V, le taux de renouvellement d'air n et la différence de température ΔT.

Qair = 0,34 × n × V × ΔT

Le coefficient 0,34 représente approximativement la capacité thermique volumique de l'air pour cette méthode de calcul. Le taux de renouvellement d'air n indique combien de volumes complets de la pièce sont remplacés par de l'air extérieur chaque heure.

• n = 0,3 h^-1 - faible renouvellement d'air
• n = 0,5 h^-1 - renouvellement d'air normal
• n = 0,8 h^-1 - renouvellement d'air modérément élevé
• n = 1,0 h^-1 - renouvellement d'air élevé
• n = 1,5 h^-1 - fort renouvellement d'air
• n = 2,0 h^-1 - très fort renouvellement d'air

Pour une estimation simple des pertes de chaleur d'une maison, une valeur d'environ 0,5 h^-1 est souvent utilisée pour une pièce d'habitation courante. Des valeurs plus élevées augmentent les pertes thermiques dues à la ventilation proportionnellement au taux de renouvellement d'air.

Déperdition thermique totale

Somme des pertes. Après avoir calculé chaque composante séparément, le calculateur additionne les pertes de chaleur à travers les murs extérieurs, les fenêtres, la porte, le plafond, le sol et le renouvellement d'air.

Qtotal = Qwall + Qwindow + Qdoor + Qceiling + Qfloor + Qair

Q_total représente la déperdition thermique totale en watts dans les conditions choisies. La valeur en kilowatts est obtenue en divisant le résultat en watts par 1000.

Valeurs spécifiques. Pour comparer des pièces ayant des surfaces au sol et des hauteurs différentes, les pertes de chaleur par unité de surface et de volume sont également calculées :

qA = Qtotal / A

qV = Qtotal / V

La première valeur est exprimée en W/m² et la seconde en W/m³. La valeur en BTU/h est calculée selon 1 W = 3,41214 BTU/h. La part en pourcentage de chaque composante est calculée en divisant sa perte thermique par Q_total.

Normes européennes associées

EN 12831-1 « Performance énergétique des bâtiments - Méthode de calcul de la charge thermique nominale - Partie 1 : Charge de chauffage des locaux ». Cette norme établit la méthodologie générale pour déterminer la charge thermique de dimensionnement des locaux et des bâtiments, notamment les transferts thermiques à travers l'enveloppe du bâtiment et les pertes dues à la ventilation. Le calculateur utilise une méthode simplifiée pour ces principales composantes, avec des coefficients prédéfinis.

EN ISO 6946 « Composants et parois de bâtiments - Résistance thermique et coefficient de transmission thermique - Méthodes de calcul ». Cette norme décrit la détermination de la résistance thermique et du coefficient de transmission thermique U des éléments du bâtiment. Dans ce calcul, les murs multicouches ne sont pas composés à partir de matériaux individuels. Des valeurs U indicatives prédéfinies sont utilisées à la place pour plusieurs niveaux d'isolation.

FAQs

Quelle température extérieure utiliser pour le calcul des pertes de chaleur ?

Pour les calculs de chauffage en hiver, on utilise généralement la température extérieure de calcul de la période froide pour la zone concernée plutôt que la température extérieure actuelle. Plus la température extérieure choisie est basse à température intérieure identique, plus ΔT augmente et plus les pertes de chaleur calculées sont élevées.

Comment choisir le niveau d'isolation des murs extérieurs ?

Le niveau sélectionné détermine le coefficient de transmission thermique utilisé pour le mur. Le calculateur utilise U = 1,30 W/(m²·K) pour une isolation faible, U = 0,60 pour une isolation moyenne et U = 0,25 pour une bonne isolation. Si la valeur U calculée de la paroi réelle est connue, ces valeurs peuvent servir de repères pour choisir l'option la plus proche.

Pourquoi les surfaces des fenêtres et de la porte sont-elles soustraites de la surface des murs ?

Les fenêtres et la porte extérieure possèdent leurs propres coefficients de transmission thermique et sont calculées séparément. Si leurs surfaces restaient également incluses dans la surface des murs, la même partie de l'enveloppe du bâtiment serait comptabilisée deux fois et la déperdition thermique totale serait surestimée.

Quelle est l'influence du renouvellement d'air sur les pertes de chaleur d'une maison ?

Les pertes thermiques dues au renouvellement d'air sont directement proportionnelles au taux n. Par exemple, pour un même volume de pièce et les mêmes températures, passer de n = 0,5 à n = 1,0 double la composante des pertes liée à la ventilation. La ventilation et les infiltrations peuvent donc représenter une part importante de la charge thermique totale.

Que signifient les valeurs W/m² et W/m³ ?

W/m² indique la part de la charge thermique totale correspondant à un mètre carré de surface au sol, tandis que W/m³ indique la charge par mètre cube de volume de la pièce. Ces valeurs sont utiles pour comparer des pièces de dimensions différentes, tandis que la puissance thermique totale requise est représentée par Q_total.