Introduction aux déperditions thermiques
Réduire les déperditions thermiques c'est essentiel pour augmenter l’efficacité énergétique d’une construction. Mais à quoi correspondent vraiment ces déperditions et comment les réduire efficacement ? Les déperditions thermiques : c’est la quantité de chaleur qui s'échappe d’un local en un temps donné dès que la température extérieure est plus faible que la température intérieure. Cette perte énergétique doit être compensée si l’on veut maintenir une température donnée dans ce local. Pour ce faire, la puissance thermique de votre système de chauffage doit être obligatoirement supérieure aux déperditions de chaleur totales. C’est en réduisant les déperditions thermiques que l’on peut diminuer la puissance thermique à installer.
Les déperditions d’une construction s’expriment en KW. Elles sont directement liées à la différence de température entre la température intérieure et la température extérieure. La température intérieure est conventionnellement prise à 19°C mais peut être remplacée par la température de consigne choisie par les occupants (souvent comprise entre 19°C et 21°C). La température extérieure est une température conventionnelle appelée : température extérieure de référence qui dépend de la zone climatique et de l’altitude de la construction.
Les méthodologies de calcul des déperditions
Il existe plusieurs manières de calculer les déperditions de chaleur mais deux ressortent particulièrement en termes de fiabilité et de précision. On parle des méthodes de calcul qui utilisent les coefficients G ou RAGE pour connaître les déperditions d’une habitation.
Le calcul par le coefficient RAGE
La méthode de dimensionnement par abaques aussi appelée RAGE (Règle de l'Art Grenelle Environnement 2012) consiste à estimer la puissance de l’appareil en sommant :
- H1 : déperditions par les surfaces extérieures ou sur les pièces non chauffées
- H2 : déperditions par les surfaces vitrées
- H3 : déperditions par le plancher bas
- H4 : déperditions par le plafond
- H5 : déperditions par renouvellement d’air
La puissance de l’appareil (en W) est ensuite calculée par la formule suivante : W = (H1 + H2 + H3 + H4 + H5) x coefficient de surpuissance x (T.int - T.ext).
Le calcul par le coefficient G
Le coefficient G est un indice global des déperditions d'une habitation. Si vous ne le connaissez pas, des valeurs de référence peuvent être utilisées en fonction de l’année et du type de construction concernée. Son résultat vous donnera l’état des déperditions thermiques d’une construction, la puissance énergétique nécessaire au maintien de la température désirée, exprimée en Watt/(m3.°C) et quel système de chauffage est le plus économique pour combattre ces pertes énergétiques.
La formule fondamentale est : DT = G x V x ΔT = G x V x (T° consigne - T° base).
- DT = Déperditions Thermiques en Watt (diviser par 1000 pour kW)
- G = Valeurs moyennes observées
- V = Volume habitable en mètres cube
- ΔT = Écart de température entre la température consigne et la température extérieure de base.
déperditions thermiques partie 2 Uw
Analyse spécifique des déperditions par le plancher bas
Contrairement aux autres parois, les déperditions du plancher bas d'un logement ne dépendent pas uniquement de son niveau d'isolation. Dans la méthode de calcul 3CL 2021, les déperditions à travers les planchers bas donnant sur terre-plein, vides-sanitaires et sous-sol, ne dépendent pas uniquement des caractéristiques intrinsèques de la paroi (Rp), c'est-à-dire son niveau d'isolation, mais aussi du flux de chaleur à travers les espaces non chauffés et le sol.
Comprendre la résistance thermique équivalente
Dans CAP RENOV+, conformément à la méthode de calcul 3CL 2021, les calculs suivants sont réalisés :
- Pour les planchers bas sur terre-plein, vide sanitaire et sous-sol enterrés, un U "équivalent" (Ue ou Réquivalent) est calculé afin de prendre en compte l’effet de réduction des déperditions par le sol.
- Pour les planchers sur sous-sol semi-enterrés ou non-enterrés, le U de la paroi (ou Rp), sans prise en compte de l'effet du sol, est utilisé. Un coefficient de minoration des déperditions de 0,95 permet de prendre en compte l’effet "isolant" de ce local non chauffé.
Faible gain énergétique lors de l'isolation du plancher bas
Lors de l'isolation de planchers bas sur terre-plein, sur vide sanitaire ou sur sous-sol enterrés vous pouvez constater un gain énergétique très faible voir négatif. Pourtant la résistance thermique de la paroi augmente bien. Cette situation est liée à la faible différence de résistance thermique entre l'existant et le scénario de travaux ainsi qu'à l'augmentation des ponts thermiques (liaison entre les murs et le plancher bas).
Le gain énergétique généré lors de l'isolation du plancher bas dépend du nouveau bilan des déperditions. Lors de l'isolation des planchers bas, le pont thermique de liaison entre le mur extérieur et le plancher bas est modifié. Cette modification peut induire une augmentation de la valeur du pont thermique. Par exemple, lors de l'isolation d'un plancher bas en béton de 50m² sur sous-sol enterré avec un isolant de résistance thermique de 3 m².K/W, le gain énergétique global peut être de 0% car les déperditions par le plancher bas sont réduites, mais le pont thermique entre les murs et le plancher bas génère une déperdition supplémentaire compensant le gain.
Les autres sources de déperditions thermiques
Les déperditions par les surfaces représentent la majeure partie des pertes que peut subir une habitation :
- La toiture représente entre 20 à 30% des pertes de chaleur.
- Les murs avec des pertes comprises entre 20 et 25%.
- Les menuiseries avec les fenêtres et les portes extérieures qui représentent 10 à 15% des déperditions.
- Les sols sont aussi responsables de pertes de chaleur à moindre mesure avec 5 à 10%.
Les déperditions par le renouvellement de l’air représentent 20 à 25% des pertes globales d’un bâtiment avec une part inévitable dédiée à l’air respirable. Ces pertes viennent de la structure de l’enveloppe, de la tuyauterie, des trappes, des combles, des ouvertures, des menuiseries extérieures et du passage des équipements électriques.
Stratégies d'amélioration de l'efficacité énergétique
Pour réduire les déperditions par les surfaces, il faut en priorité isoler les combles. Pour ce faire, plusieurs interventions sont possibles : souffler vos combles perdus, déposer des panneaux d’isolation ou de la laine de verre. En cas de combles aménagés il vous faudra isoler les rampants. Les murs peuvent être isolés avec des travaux d’isolation par l'extérieur (ITE) ou par l'intérieur (ITI).
Pour les déperditions par le renouvellement d’air, il est crucial d'assurer une bonne étanchéité des portes et fenêtres pour éviter les infiltrations d'air froid, de vérifier et isoler les conduits d'air de ventilation pour réduire les pertes de chaleur, et de calfeutrer les fissures et les espaces autour des tuyaux, des prises électriques et des interrupteurs.
Le rôle des combustibles et des systèmes de chauffage
Dans de nombreux cas, les appareils de chauffage ne fonctionnent pas de manière continue tout au long de l'année. Cela concerne principalement les appareils de chauffage qui utilisent le bois comme combustible. Même si une habitation est chauffée uniquement au poêle à bois par exemple, le chauffage au poêle ne sera pas considéré comme chauffage principal. Pour que votre système de chauffage soit considéré “principal”, il doit pouvoir assurer une chauffe hors gel pendant 8 jours consécutifs.
Voici nos coefficients de chauffage au bois appliqués au calcul de consommation annuelle :
- Chauffage premier (pas unique) : coefficient 0.8
- Chauffage complémentaire (soir et week-end) : coefficient 0.5
- Chauffage d'agrément (plaisir de la flamme) : coefficient 0.25
La COP (Coefficient de Performance) et le SCOP (Saisonnière Coefficient of Performance) sont des indicateurs de performance pour évaluer l'efficacité d'une pompe à chaleur (PAC). Le SCOP est un indicateur plus fiable pour évaluer l'efficacité d'une PAC sur une année complète. Il prend également en compte le type d'appareil qui délivre la chaleur (radiateurs, planchers chauffants). Dans notre cas, nous prenons le parti du SCOP étant donné que notre calcul se base sur les DJU. Un choix logique comme nous observons des températures extérieures plus basses que celles mises en situation pour le COP (7°C). Nous retenons un SCOP de 3 pour les pompes à chaleur.
Analyse des ponts thermiques
Les ponts thermiques se produisent là où il y a une interruption dans l'enveloppe thermique d'un bâtiment, telle qu'une rupture dans l'isolation. Ces zones sont responsables de fortes pertes de chaleur et peuvent représenter jusqu’à 10 à 20 % des pertes énergétiques d’un bâtiment et donc augmenter les factures. L’objectif de cette étude est donc de déterminer les coefficients de déperditions thermiques linéiques des liaisons entre des cloisons légères et différents types de plancher bas. Elle montre que lorsque le cloisonnement traverse l’isolation sous dalle flottante en plancher bas, les coefficients de déperditions linéiques peuvent être importants (jusque 0,36 W/(m.K) en fonction du type de plancher et du type de cloison). Si vous ressentez des courants d’air chez vous alors même que portes et fenêtres sont fermées, votre maison souffre d’un problème de déperdition thermique. Mauvaise isolation et ponts thermiques touchent tous les éléments constructifs d’un bâtiment.
Pour aller plus loin que le bilan thermique et analyser avec précision les zones de déperdition de chaleur, sollicitez un professionnel qui utilisera une caméra thermique pour visualiser les ponts thermiques au niveau de l’enveloppe de votre maison. Lorsque l’on envisage des travaux de rénovation énergétique ou la mise en place d’un nouveau système de chauffage, une étape s’impose : le calcul des déperditions thermiques. Connaître ces pertes de chaleur est indispensable pour dimensionner correctement votre chauffage, optimiser votre confort thermique et réaliser des économies d’énergie.
Paramètres de calcul et zones climatiques
Dans le calcul par le coefficient G, la température extérieure correspond à T° Base. Tous les logements se situant à 25km ou moins de la mer ou d'un point d'eau important, doivent ajouter +2°C par rapport à leur zone géographique. Certains départements sont coupés entre deux zones climatiques. Faites bien attention à savoir dans quelle zone climatique votre logement se situe.
Exemple : J'habite à La Rochelle à une altitude comprise entre 0 et 200m (zone B) et ma maison est à moins de 25km de la mer, ma température extérieure de référence n'est plus -4°C mais -2°C. Les températures indiquées sur le tableau correspondent aux températures extérieures moyennées les plus froides en hiver appelées températures de base du lieu d'habitation. Informations fournies selon la norme française NF EN 12831-1.
Le coefficient K des parois permet de connaître le coefficient G d'une construction en se basant sur des résultats prédéfinis par Qualit'ENR. Ce sont les différentes combinaisons de coefficient K qui vous donneront le coefficient G. Le coefficient K se base également sur le nombre de niveaux qu'a la construction étudiée. Par exemple, pour les murs, le granite ou basalte (40 cm) a un K=3, alors qu'une paroi isolée a un K=0,5. Pour la toiture, un comble non chauffé et fortement ventilé avec plancher non isolé a un K=3, alors qu'un comble chauffé avec toiture isolée a un K=0,5.
L'importance du dimensionnement des systèmes
Le surdimensionnement d'un appareil de chauffage se produit lorsque la capacité de l'appareil est plus grande que nécessaire pour chauffer l'espace ou répondre à la demande de chaleur. L'écart entre la puissance nominale d’un appareil avec le besoin en chauffage d’une pièce est parfois mal interprété. La puissance nominale d’un appareil peut couvrir plusieurs plages d’utilisation, tout dépend de la manière dont il est utilisé. L’un des avantages certain du chauffage au bois est sa capacité de chauffe rapide. Contrairement aux autres systèmes de chauffage, le bois monte plus vite en température et délivre plus vite de la chaleur.
Pour établir nos résultats sur la consommation annuelle en fonction du combustible observé, nous nous appuyons sur la donnée la plus récente possible. Aussi nous tâchons d'actualiser ces informations de manière trimestrielle. Nos sources viennent directement du Ministère de la transition écologique et de professionnels du milieu. L’État a mis en place de nombreux dispositifs d’aides financières pour accompagner les foyers français dans la rénovation énergétique de leur logement. Connaître ces pertes de chaleur est indispensable pour dimensionner correctement votre chauffage, optimiser votre confort thermique et réaliser des économies d’énergie.
Le calcul des déperditions thermiques consiste à évaluer précisément les pertes de chaleur subies par un bâtiment. Ces pertes se produisent notamment par les murs, les fenêtres, le toit, le sol et même par la ventilation. Ce calcul permet de définir la puissance nécessaire de votre système de chauffage, évitant ainsi tout gaspillage ou sous-dimensionnement. Premièrement, vous devez identifier les caractéristiques de votre logement ou bâtiment : superficie, hauteur sous plafond, type et épaisseur de l’isolation, nombre et type de fenêtres et portes. U représente le coefficient de déperdition thermique (W/m².K), qui dépend de la nature des matériaux utilisés et de leur épaisseur. Les pertes thermiques ne proviennent pas uniquement des surfaces isolées, mais aussi de la ventilation et des infiltrations d’air parasites.
Plusieurs logiciels gratuits existent pour simplifier cette tâche, comme des calculateurs thermiques en ligne permettant un calcul de déperdition thermique rapide et précis. Une fois vos calculs réalisés, vous obtiendrez une estimation précise des besoins énergétiques de votre logement. Cela vous permettra de choisir un chauffage adapté, que ce soit une chaudière gaz à condensation, une pompe à chaleur, ou encore un système électrique à inertie. Le calcul des déperditions thermiques est une étape indispensable pour maîtriser ses dépenses énergétiques et assurer un confort optimal au quotidien. Enfin, pour être certain de réaliser des calculs exacts et conformes aux normes en vigueur, n’hésitez pas à faire appel à des experts ou à utiliser des outils spécialisés gratuits.