Calcul thermique pour son habitat : Différence entre versions

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Les '''calculs thermiques''' permettent de renseigner sur la consommation annuelle d'une maison. Celle-ci est de plus en plus prise en compte de nos jours. C'est pour cela que de plus en plus de [[maisons bioclimatiques]] apparaissent dans nos paysages. L'étude réalisée permet à n'importe quelle personne, qui connaît sa consommation annuelle en chauffage (en kWh/m²), de la comparer par rapport à celle d'une [[maison bioclimatique]]. Dans le but de savoir si celle-ci aurait besoin de quelques [[isolation]]s ou améliorations supplémentaires, ou s’il faudrait plutôt envisager d'investir dans une [[maison bioclimatique]] quand on est sur le point d'acheter.
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== Description ==
 
== Description ==
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=== Maison traditionnelle ===
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La maison dite traditionnelle correspond à n'importe quelle construction ne faisant pas appel à des techniques bioclimatiques. Dans cette étude vous trouverez deux types de maisons. La maison construite dans les années 50 et celle dans les années 80. Ce sont les matériaux qui les composent qui les différencient.
  
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=== Maison traditionnelle ===
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=== Maison bioclimatique ===
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La maison dite traditionnelle correspond à n'importe quelle construction réalisée sans faire appel à des techniques bioclimatiques. Pour notre étude nous l'avons modélisé suivant deux types de maisons. La maison type année 50 et celle type année 80. Pour ces deux types de maisons nous avons choisi la même architecture. Ce qui les différencies, ce sont les matériaux qui les composent à la base.
 
  
  
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=== Maison bioclimatique ===
 
  
 
== Maison traditionnelle ==
 
== Maison traditionnelle ==
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=== Présentation de la maison ===
 
=== Présentation de la maison ===
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La maison type est capable d’accueillir une famille d’un couple avec deux enfants (données INSEE). Nous retrouvons donc le lot de pièce suivant :
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Une maison est en moyenne capable d’accueillir une famille de quatre personnes et a une surface de 90m² (données INSEE). Nous nous sommes appuyés sur ces données, afin qu'un maximum de personnes puisse profiter de ces conseils.
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* Trois chambre
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* Un salon
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Image:Plan_maison_01.jpg|Plan de la maison étudiée
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* Une cuisine
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Image:Plan_maison_02.jpg|Vue de l'extérieur sans le toit
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* Des toilettes
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Image:Plan_maison_03.jpg|Vue de l'extérieur avec le toit avec les textures représentées
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* Une salle de bain
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* Un couloirs de connexion
 
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Les pièces ont été disposées selon un schéma classique, avec le salon en opposition avec les chambres et la sale de bain. La maison à des dimensions classiques : 7m x 13m, ce qui donne une surface totale au sol de 91 m². Nous n’avons pas choisis de faire d’étage, pour simplifier les calculs et se rapprocher le plus possible du schéma de la maison traditionnelle type. Voici le plan de la maison traditionnelle ci-dessous :
 
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[[Image:Plan_maison_01.jpg|right]]
 
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On présente de même ci-dessous la maison représentée intégralement, vue de l’extérieur, avec ou sans le toit :[[Image:Plan_maison_02.jpg|right]]Les dispositions matériels sont les plus courantes : deux baies vitrées dans le salon, une fenêtre par chambre, la cuisine en face du salon et les chambres séparée du complexe cuisine salon. [[Image:Plan_maison_03.jpg|right]]
 
  
 
=== Présentation des paramètres de calcul ===
 
=== Présentation des paramètres de calcul ===
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==== Scénario hebdomadaire ====
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La température à été réglée à 19°C la journée et à 15°C la nuit.
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Pour les consignes de thermostat, nous avons imposé le « thermostat standard » pour chaque pièce de la maison. Celui-ci impose une régulation de la température à 15 degrés aux moments d’inhabitation, et 19 degrés pour les périodes de présence. De plus, nous avons imposé une ventilation de la cuisine et du complexe salle de bain/WC, afin de respecter les normes française : toutes les pièces d’eau doivent en effet contenir un système VMC.
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Les localisations choisies ont été : (Afin de regrouper différents types de climat)
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==== Scénario annuel ====
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[[Image:Carte_de_localisation_des_calculs.jpg|center]]
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Pour ne pas compliquer les calculs, nous n’avons pas tenu compte des départs en vacances ou autres complications. Nous laissons donc au public le libre droit de retirer ou non la consommation évité pendant les périodes d’absence.
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Toute habitation située en région parisienne peut être comparée à celles situées à Nancy. Et ainsi de suite.
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==== Localisations des calculs réalisés ====
 
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[[Image:Carte_de_localisation_des_calculs.jpg]]
 
  
 
=== Présentation des matériaux ===
 
=== Présentation des matériaux ===
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==== Choix des matériaux type année 50 ====
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Les matériaux de base des deux maisons de l'étude sont les suivants:
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* Toiture : Toit en ardoise
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[[Image:Materiaux_de_base_50-80.jpg|center]]
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* Murs extérieurs :
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Dans ce tableau on retrouve l'épaisseur de la paroi (en cm), sa densité (en kg/m²) et la '''résistance thermique R''' (voir : [[Conductivité thermique]]).
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* Murs intérieurs :  
 
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* Sols :  
 
  
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==== Choix des matériaux type année 80 ====
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=== Premiers calculs ===
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* Toiture :
 
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* Murs extérieurs :
 
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* Murs intérieurs :
 
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* Sols :
 
  
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=== Premier calcul sans amélioration ===
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=== Présentation des améliorations ===
 
=== Présentation des améliorations ===
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Ces résultats nous font remarquer que notre maison se situe, au niveau du besoin en chauffage, entre les anciennes maisons (230 KWh/m²) et les maisons actuelles (90 KWh/m²).
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Les résultats obtenus sont bien conformes à la réalité. Pour une maison ancienne, la consommation oscille autour de 230 KWh/m² et pour les maisons actuelles autour de 90 KWh/m².
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Les facteurs importants pour une économie d’énergie maximum sont :
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*'''L'isolation thermique''' (d’une épaisseur de 8 à 10 cm pour une maison traditionnelle, il faudrait qu’elle atteigne jusqu'à 30 cm d’épaisseur et qu’elle soit posée à l’extérieur (afin qu’elle recouvre l’intégralité de la maison) pour être vraiment efficace).
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*'''La ventilation''' (assure une absorption de la chaleur pour une réutilisation).
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*'''Les fenêtres''' sont les premières sources de perte de chaleur et d’énergie. Il faut préserver leur étanchéité, restreindre les grandes surfaces vitrées au nord pour les favoriser au sud. Avoir des volets isolant est aussi très important).
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*'''L'étanchéité à l'air''' (Diminue les pertes d’énergie et augmente le confort).
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*'''L’orientation''' (Les pièces de vie (chambres, séjour…) doivent se situer au sud, avec un maximum de fenêtres au sud. Les vitres est et ouest sont déficitaires en hiver mais apportent beaucoup de chaleur en été alors que l’on cherche à l’éviter).
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Les pertes d’énergies dans une maison se répartissent ainsi :
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[[Image:Deperdition_d'une_maison_traditionnelle.jpg|center]]
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Sur la base de ces données, les améliorations prioritaires apparaissent.
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=== Améliorations envisagées ===
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# L’[[isolation]] du toit avec une épaisseur de 5, 10, 15 et 20 cm. Le but étant de choisir l’épaisseur la plus économique.
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# L’[[isolation]] des murs extérieurs avec une épaisseur de 10, 15 et 20 cm. Dans le même but.
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# L’[[isolation]] des fenêtres avec du triple vitrage pour les fenêtres orientées au nord.
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# La disposition de plus grandes fenêtres au sud et moins à l'est et à l'ouest
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# La disposition de casquettes au dessus des fenêtres
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=== Résultats des différentes améliorations ===
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'''1.Isolations de la toiture et des murs extérieurs'''
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* '''Type années 50'''
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Image:Resultats_iso_murs_et_toit.jpg|Résultats obtenus (en kWh/m²) après différentes épaisseurs d'isolation sur les murs extérieurs et sur la toiture.
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Image:Graph_iso_toit_50.jpg|Courbes de comparaison des épaisseurs d'isolation pour la toiture
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Image:Graph_iso_murs_50.jpg|Courbes de comparaison des épaisseurs d'isolation pour les murs extérieurs
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Image:Grapd_temp_avantapres_iso10-10.jpg|Courbes de température avant et après l'isolation choisie
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L'épaisseur la plus économique serait 10 cm d'isolation sur les murs extérieurs et la toiture. Au delà de 10 cm le rapport économie d'énergie et coût des travaux ne serai pas avantageux.
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* '''Type années 80'''
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Image:Resultats_iso_murs_et_toit_80.jpg|Résultats obtenus (en kWh/m²) après différentes épaisseurs d'isolation sur les murs extérieurs et sur la toiture.
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Image:Graph_iso_toit_80.jpg|Courbes de comparaison des épaisseurs d'isolation pour la toiture
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Image:Graph_iso_murs_80.jpg |Courbes de comparaison des épaisseurs d'isolation pour les murs extérieurs
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Les facteurs important pour une économie d’énergie maximum sont :
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'''2.Isolation avec du triple vitrage'''
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L'isolation thermique (d’une épaisseur de 8 à 10 cm pour une maison traditionnelle, il faudrait qu’elle atteigne jusqu'à 30 cm d’épaisseur et qu’elle soit poser à l’extérieur (afin qu’elle recouvre l’intégralité de la maison) pour être vraiment efficace)
 
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La ventilation (assure une absorption de la chaleur pour une réutilisation)
 
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La fenêtre (Est la première source de perte de chaleur et d’énergie. Il faut préserver son étanchéité, restreindre les grandes surfaces vitrées au nord pour les favoriser au sud, favoriser les triples vitrages au nord. Avoir des volets isolant est aussi très important)
 
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L'étanchéité à l'air (Diminue les pertes d’énergie et augmente le confort)
 
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L’orientation (Les pièces de vie (chambres, séjour…) doivent ce situer au sud, un maximum de fenêtres au sud. Les vitres est et ouest sont déficitaires en hiver mais apportent beaucoup de chaleur en été alors que l’on cherche à l’évité).
 
  
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Dans un premier temps nous avons choisi l’isolation du toit avec une épaisseur de 5, 10, 15 et 20 cm. Le but de toutes ces simulations est de choisir l’épaisseur la plus rentable en tous points.
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Puis l’isolation des murs extérieurs avec une épaisseur de 10, 15 et 20 cm. Dans un but identique à celui des murs extérieurs.
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Image:Resultats_TV.jpg|Résultats obtenus (en kWh/m²) après avoir isoler avec du triple vitrage
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Enfin l’isolation des fenêtres avec du triple vitrage pour les fenêtres orienté au nord.
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Image:Grapd_temp_avecsans_TV_iso10-10.jpg|Courbes de température avec et sans triple vitrage
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Pour finir, afin de mettre en évidence les améliorations les plus rentables, nous avons réalisé des simulations avec différents couplage de chacune. Isolation du toit avec les murs, isolation des murs avec l’isolation du triple vitrage, etc…..
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L'isolation avec du triple vitrage pour les fenêtres au nord ne change rien pour la consommation en énergie. En revanche elle change pour la conservation de la température.
  
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Ensuite, pour répondre à certaine question posé, nous avons décidé de réaliser quelques simulations en rajoutant des fenêtre au sud, en positionnant des casquettes au dessus des fenêtres les plus exposées au soleil, et en enlevant des parois à l’intérieur de la maison afin de vérifier si tout ceci apportait de quelconque changement à la consommation d’énergie annuel d’une maison dite traditionnelle.
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'''3.Ajout de grandes fenêtres et de casquettes au-dessus'''
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Ces essais ont été réalisé avec l'isolation de 10 cm pour la maison type années 50 et l'isolation avec les matériaux de base pour la maison type années 80.
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Image:Resultats_conso_baie-casquette.jpg|Résultats obtenus (en kWh/m²) après la mise en place de baies vitrées au sud et de casquettes au-dessus de celles-ci.
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Image:Maison_avec_casquettes_et_baies.jpg|Vue de la maison après diverses améliorations
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Pour les localisations comme Nancy et La Rochelle, cette amélioration Apporte fait gagner de l'énergie en été mais en fait perdre en hiver. Pour celles comme Ajaccio, le gain en énergie n'est pas très importants, mais reste efficaces tout au long de l'année.
  
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Pour une maison traditionnelle les pertes d’énergie ce présente comme ceci :
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=== Couplage des différentes améliorations ===
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[[Image:Deperdition_d'une_maison_traditionnelle.jpg|right]]
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[[Image:Couplages_des_resultats_type_50.jpg|center]]
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C’est en prenant compte de tous ces aspects que nous avons sélectionné les améliorations prioritaire à effectuer sur une maison traditionnelle afin d’obtenir une économie d’énergie maximal.
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==== Améliorations proposées ====
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=== Comparaison avec une maison neuve ===
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[[Image:Ccomparaison_Iso50_et_2008.jpg|center]]
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Une simple isolation de la toiture et des murs extérieurs permet d'obtenir une consommation en chauffage équivalente à ce que l'on peut construire de nos jours.
  
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# Isolation de la toiture
 
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# Isolation des murs extérieurs
 
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# isolation avec du triple vitrage
 
  
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=== résultats des différentes améliorations ===
 
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==== isolation de la toiture et murs extérieurs ====
 
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[[Image:Resultats_iso_murs_et_toit.jpg|right]]
 
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courbes des résultats : [[Image:Graph_iso_murs_50.jpg]][[Image:Graph_iso_toit_50.jpg ]]
 
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==== isolation avec du triple vitrage ====
 
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==== combinaison des différentes améliorations ====
 
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[[Image:Couplage_des_resultats_type_50.jpg|center]]
 
  
 
== Maison bioclimatique ==
 
== Maison bioclimatique ==
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==Voir aussi==
 
==Voir aussi==
 
=== Liens internes ===
 
=== Liens internes ===
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* [[Isolation (thermique)]]
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* [[Conductivité thermique]]
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* [[Maison passive]]
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* [[Maison bioclimatique]]
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* [[Pont thermique]]
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* [[Rénover son habitat]]
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* [[Construire son habitat]]
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=== Liens externes ===
 
=== Liens externes ===
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* [http://www.semainedudeveloppementdurable.gouv.fr/ Semaine du développement durable]
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* [http://fr.wikipedia.org/wiki/Architecture_bioclimatique/ Qu'est qu'une architecture bioclimatique]
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* [http://maison.passive.free.fr/ Qu'est ce qu'une maison passive]
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* [http://www.materiauxnaturelsdefrance.com/ Qu'est ce qu'un matériaux naturel]
 +
* [http://www.lamaisonpassive.fr/ Qu'est ce qu'une maison passive]
 +
* [http://fr.wikipedia.org/wiki/Isolation_thermique/ comment réaliser une bonne isolation thermique]
 +
* [http://isolmieux.webou.net/ Outil de dimensionnement de l'isolation]
 +
* [http://www.ecologie-pratique.org/construire/ Construire écologique mode d'emploi]
 +
* [http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9sistance_thermique/ Qu'est ce qu'une résistance thermique]
 +
* [http://www.android-software.fr/wflowhelper wFlowHelper] : Une application d'aide au dimensionnement des gaines.
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=== Bibliographie ===
 
=== Bibliographie ===
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[[Catégorie:construction écologique]]
 
[[Catégorie:construction écologique]]
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Version actuelle en date du 22 juin 2011 à 10:40

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Catégorie:Se loger

Les calculs thermiques permettent de renseigner sur la consommation annuelle d'une maison. Celle-ci est de plus en plus prise en compte de nos jours. C'est pour cela que de plus en plus de maisons bioclimatiques apparaissent dans nos paysages. L'étude réalisée permet à n'importe quelle personne, qui connaît sa consommation annuelle en chauffage (en kWh/m²), de la comparer par rapport à celle d'une maison bioclimatique. Dans le but de savoir si celle-ci aurait besoin de quelques isolations ou améliorations supplémentaires, ou s’il faudrait plutôt envisager d'investir dans une maison bioclimatique quand on est sur le point d'acheter.


Description[modifier]

Maison traditionnelle[modifier]

La maison dite traditionnelle correspond à n'importe quelle construction ne faisant pas appel à des techniques bioclimatiques. Dans cette étude vous trouverez deux types de maisons. La maison construite dans les années 50 et celle dans les années 80. Ce sont les matériaux qui les composent qui les différencient.

Maison bioclimatique[modifier]

Maison traditionnelle[modifier]

Présentation de la maison[modifier]

Une maison est en moyenne capable d’accueillir une famille de quatre personnes et a une surface de 90m² (données INSEE). Nous nous sommes appuyés sur ces données, afin qu'un maximum de personnes puisse profiter de ces conseils.

  • Plan de la maison étudiée

  • Vue de l'extérieur sans le toit

  • Vue de l'extérieur avec le toit avec les textures représentées

Présentation des paramètres de calcul[modifier]

La température à été réglée à 19°C la journée et à 15°C la nuit. Les localisations choisies ont été : (Afin de regrouper différents types de climat)

Carte de localisation des calculs.jpg

Toute habitation située en région parisienne peut être comparée à celles situées à Nancy. Et ainsi de suite.

Présentation des matériaux[modifier]

Les matériaux de base des deux maisons de l'étude sont les suivants:

Materiaux de base 50-80.jpg

Dans ce tableau on retrouve l'épaisseur de la paroi (en cm), sa densité (en kg/m²) et la résistance thermique R (voir : Conductivité thermique).

Premiers calculs[modifier]

Resultats de base.jpg

Présentation des améliorations[modifier]

Les résultats obtenus sont bien conformes à la réalité. Pour une maison ancienne, la consommation oscille autour de 230 KWh/m² et pour les maisons actuelles autour de 90 KWh/m².

Les facteurs importants pour une économie d’énergie maximum sont :

  • L'isolation thermique (d’une épaisseur de 8 à 10 cm pour une maison traditionnelle, il faudrait qu’elle atteigne jusqu'à 30 cm d’épaisseur et qu’elle soit posée à l’extérieur (afin qu’elle recouvre l’intégralité de la maison) pour être vraiment efficace).
  • La ventilation (assure une absorption de la chaleur pour une réutilisation).
  • Les fenêtres sont les premières sources de perte de chaleur et d’énergie. Il faut préserver leur étanchéité, restreindre les grandes surfaces vitrées au nord pour les favoriser au sud. Avoir des volets isolant est aussi très important).
  • L'étanchéité à l'air (Diminue les pertes d’énergie et augmente le confort).
  • L’orientation (Les pièces de vie (chambres, séjour…) doivent se situer au sud, avec un maximum de fenêtres au sud. Les vitres est et ouest sont déficitaires en hiver mais apportent beaucoup de chaleur en été alors que l’on cherche à l’éviter).

Les pertes d’énergies dans une maison se répartissent ainsi :

Deperdition d'une maison traditionnelle.jpg

Sur la base de ces données, les améliorations prioritaires apparaissent.

Améliorations envisagées[modifier]

  1. L’isolation du toit avec une épaisseur de 5, 10, 15 et 20 cm. Le but étant de choisir l’épaisseur la plus économique.
  2. L’isolation des murs extérieurs avec une épaisseur de 10, 15 et 20 cm. Dans le même but.
  3. L’isolation des fenêtres avec du triple vitrage pour les fenêtres orientées au nord.
  4. La disposition de plus grandes fenêtres au sud et moins à l'est et à l'ouest
  5. La disposition de casquettes au dessus des fenêtres

Résultats des différentes améliorations[modifier]

1.Isolations de la toiture et des murs extérieurs
  • Type années 50

  • Résultats obtenus (en kWh/m²) après différentes épaisseurs d'isolation sur les murs extérieurs et sur la toiture.

  • Courbes de comparaison des épaisseurs d'isolation pour la toiture

  • Courbes de comparaison des épaisseurs d'isolation pour les murs extérieurs

  • Courbes de température avant et après l'isolation choisie

L'épaisseur la plus économique serait 10 cm d'isolation sur les murs extérieurs et la toiture. Au delà de 10 cm le rapport économie d'énergie et coût des travaux ne serai pas avantageux.

  • Type années 80

  • Résultats obtenus (en kWh/m²) après différentes épaisseurs d'isolation sur les murs extérieurs et sur la toiture.

  • Courbes de comparaison des épaisseurs d'isolation pour la toiture

  • Courbes de comparaison des épaisseurs d'isolation pour les murs extérieurs 

2.Isolation avec du triple vitrage

  • Résultats obtenus (en kWh/m²) après avoir isoler avec du triple vitrage

  • Courbes de température avec et sans triple vitrage

L'isolation avec du triple vitrage pour les fenêtres au nord ne change rien pour la consommation en énergie. En revanche elle change pour la conservation de la température. 

3.Ajout de grandes fenêtres et de casquettes au-dessus

Ces essais ont été réalisé avec l'isolation de 10 cm pour la maison type années 50 et l'isolation avec les matériaux de base pour la maison type années 80.

  • Résultats obtenus (en kWh/m²) après la mise en place de baies vitrées au sud et de casquettes au-dessus de celles-ci.

  • Vue de la maison après diverses améliorations

Pour les localisations comme Nancy et La Rochelle, cette amélioration Apporte fait gagner de l'énergie en été mais en fait perdre en hiver. Pour celles comme Ajaccio, le gain en énergie n'est pas très importants, mais reste efficaces tout au long de l'année.

Couplage des différentes améliorations[modifier]

Couplages des resultats type 50.jpg


Comparaison avec une maison neuve[modifier]

Ccomparaison Iso50 et 2008.jpg

Une simple isolation de la toiture et des murs extérieurs permet d'obtenir une consommation en chauffage équivalente à ce que l'on peut construire de nos jours.


Maison bioclimatique[modifier]

Voir aussi[modifier]

Liens internes[modifier]

Liens externes[modifier]

Bibliographie[modifier]


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