Bilan Thermique [PDF]

Zitiervorschau

CHAPITRE III CALCUL DES CHARGES DES INSTALLATIONS DE CLIMATISATION OU DE CONDITIONNEMENT D’AIR Le calcul des charges des installations de climatisation ou de conditionnement d’air a pour objet de déterminer les quantités d’énergie sous forme de chaleur sensible et de chaleur latente qu’il est nécessaire de soustraire, par unité de temps à l’air d’un local donné afin d’y maintenir des conditions de température et d’humidité précises. Un tel calcul est effectué pour les locaux dont la température intérieure (et parfois aussi le taux d’humidité) serait, si l’on ne prévoyait pas d’installation de climatisation ou de conditionnement d’air, supérieure à la température intérieure souhaitée pour des raisons de confort (cas des installations de climatisation) ou de bon déroulement d’un process (cas des installations de conditionnement d’air). Sans installation particulière, la température intérieure devient généralement supérieure à la température intérieure que l’on souhaite ne pas dépasser lorsque la température extérieure est élevée et que l’ensoleillement est important. Cette situation est très fréquente en été. Mais ce peut être également le cas en demi-saison même lorsque la température extérieure n’est pas particulièrement élevée mais que par contre la charge solaire radiative qui traverse les parois translucides est importante et elle l’est d’ailleurs d’autant plus que la surface de ces parois est élevée et que la hauteur du soleil est alors relativement faible.

I-

LES FLUX D’ENERGIE THERMIQUE DANS UN LOCAL

Le calcul des charges d’une installation consiste à déterminer poste par poste les quantités de chaleur qu’il faut soustraire d’un local donné en vue d’y maintenir une certaine température ambiante. Ce qui requiert au préalable un inventaire rigoureux de tous les apports de chaleur dans le local

a. Flux d’énergie thermique à travers l’enveloppe du bâtiment

Comme on peut le voir sur ce schéma, les apports de chaleur à travers l’enveloppe d’un bâtiment se situent à tous les niveaux. Il sera donc important d’en tenir compte à chaque instant de la conception.

44   

b. Quantifications des apports d’énergie à travers l’enveloppe du bâtiment et dispositions architecturales

i. Les combles et la toiture Les combles et la toiture constituent la 1ère zone de perte de chaleur (≈30%) et doivent être isolés en priorité, l'air chaud monte et si la toiture ou les combles sont mal isolés, les pertes énergétiques sont importantes. De plus l’'isolation des combles et des toits est souvent assez simple à réaliser notamment si elle peut se faire par les combles, ce qui est le cas le plus fréquent. ii. Les parois verticales Pour éviter au maximum les déperditions de chaleur, il est important que les murs soient bien isolés jusqu’à 25% des pertes de chaleur peuvent s’échapper par les murs. Après le toit, les murs sont la deuxième source de perte de chaleur (≈20-25%). Les murs exposés vers le Nord sont prioritaires car peu ensoleillés. Les murs exposés vers l'Ouest nécessitent également une protection contre l'humidité car ils sont fortement victimes de pluie. Le mur manteau consiste à envelopper la structure verticale d’un bâtiment par un isolant placé en continu à l’extérieur. De cette façon, les ponts thermiques sont supprimés au droit des planchers d'étage, néanmoins la gestion des ponts thermiques au niveau des sols et des raccords de toitures reste des points sensibles.

45   

iii. Les menuiseries extérieures Environ 13 à 15 % de la chaleur s'échappe d'une fenêtre peu ou mal isolée. Isoler les fenêtres est une priorité économique et écologique. La qualité de la structure de la menuiserie est très importante, une fenêtre bas de gamme finit par mal fermer et mal isoler. Le choix du matériau est moins déterminant sur des menuiseries de qualité, le PVC, le bois ou l'aluminium sont très répandus.  

iv. Les ponts thermiques Il s’agit d’une discontinuité dans l’isolation qui est due à la structure du bâtiment et qui peut représenter jusqu’à 5 à 7% des déperditions. Les ponts thermiques sont des points faibles dans l'isolation thermique de l'enveloppe du bâtiment. Les ponts thermiques découlent, en général de contraintes constructives et géométriques, ils vont provoquer des dépenses énergétiques, un inconfort sur le plan de l'hygiène et une détérioration progressive des matériaux. v. Le renouvellement d’air Le renouvellement de l’air doit être suffisant du point de vue de l’hygiène, mais il doit être le plus réduit possible pour éviter les apports énergétiques dus à l’air chaud. Il se fait régulièrement par les ouvertures (portes, fenêtres, fentes, etc…) vi. Le plancher Environ 7 à 10% des apports calorifiques de chaleur peuvent s’effectuer par le sol surtout lorsque ce dernier est une dalle. Un revêtement (plancher, moquette) est déjà un isolant, mais il ne suffit pas. Il est parfois nécessaire d’isoler en fonction du type de sol. La meilleure solution est de créer un vide sanitaire de 20 à 50 cm de hauteur entre votre sol et la terre ventilé sous les sols. C’est une bonne solution pour isoler parfaitement et éviter les éventuels problèmes d'humidité (écoulements d'eau, etc.). Cependant, il est impératif de bien le ventiler. L’isolant doit être posé sous le sol dans le cas d'une dalle sans vide sanitaire.

II-

LES GRANDES LIGNES DU CALCUL DES CHARGES

On distingue deux grandes catégories de charges, à savoir les charges d’origine externe et les charges d’origine interne.

a. Les charges externes 46   

Les charges d’origine externe sont celles dues à un apport de chaleur qui provient d’une source située autre part qu’à l’intérieur même du local climatisé ou conditionné. Il existe trois principales sources de chaleur en provenance de l’extérieur, à savoir: i. Le rayonnement solaire à travers une surface translucide L’ensoleillement d’une surface translucide (généralement un vitrage) qui a pour conséquence un apport de chaleur par rayonnement résultant du fait que lorsque le rayonnement solaire qui a traversé la paroi translucide atteint un matériau (par exemple un plancher en béton) la température superficielle du matériau commence à augmenter d’où petit à petit un transfert de chaleur vers l’intérieur du matériau. Cette situation a une triple conséquence : tout d’abord la température de surface du matériau s’élevant, l’air ambiant qui circule toujours plus ou moins intensément au niveau de cette surface va se réchauffer par convection ce qui concourt à la charge momentanée ; ensuite, du fait que la température de surface de matériau s’est élevée, ce matériau va ensuite rayonner à son tour vers les parois, corps et autres plus froids. Leur température superficielle s’élevant , l’air ambiant va s’y réchauffer par convection à leur contact ce qui va concourir là encore à la charge momentanée. Mais avec forcément un certain décalage dans le temps ; enfin, de la chaleur s’étant propagée à l’intérieur de certains matériaux, une certaine quantité de chaleur s’y est donc accumulée, chaleur qui sera restituée à l’ambiance à partir du moment où la source de chaleur par rayonnement aura disparu, c’est-à-dire une fois que l’ensoleillement d’une paroi translucide a cessé. La chaleur accumulée dans diverses parois est donc restituée petit à petit avec un décalage dans le temps qui peut atteindre plusieurs heures en fonction de la durée de l’ensoleillement, de l’inertie des parois rencontrées et de l’intensité des mouvements d’air à la surface de ces parois. -

Apport de la chaleur par rayonnement solaire à travers les parois

La quantité de chaleur traversant le mur (

)

. . .



α = coefficient d’absorption de la paroi recevant le rayonnement F = facteur de rayonnement solaire S = surface de la paroi en m2 Rm = rayonnement solaire absorbé sur la surface du mur en W/ m2 tableau 3.1 Le coefficient d’absorption « α » dépend de la couleur et de la nature du mur Le facteur de rayonnement « F » indique la part de chaleur absorbée par la surface et transmise à travers le mur du local. La valeur du rayonnement solaire « Rm » sur un mur dépend: o De la latitude sous laquelle le local se trouve o De l’orientation du mur (points cardinaux) o De l’heure pour laquelle le calcul sera effectué. -

Apport de la chaleur par rayonnement sur les vitrages

La quantité de chaleur traversant le vitrage (

) 47 

 



. . .



α = coefficient d’absorption du vitrage (tableau 8) g = facteur de réduction (tableau 9) est fonction du mode de protection de la fenêtre contre le rayonnement solaire. S = surface vitrée (m2) Rv = intensité du rayonnement solaire sur les vitrages W/m2 ; elle est définie de la même manière que Rm et est donné par le même tableau 3.1. Tableau 3.1: Intensité du rayonnement solaire Heure 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

N m 62 131 186 223 258 272 256 216 166 150

S v 53 113 160 191 222 234 220 186 143 129

m 64 146 212 269 330 359 352 290 207 134

E v 55 126 182 232 284 309 303 249 178 115

m 71 176 249 298 317 272 256 216 166 150

v 61 152 214 257 273 234 220 186 143 129

m 62 131 186 223 258 272 335 335 264 100

O v 53 113 160 191 222 234 288 288 227 86

N-O m v 70 60 173 149 249 214 309 266 351 302 333 287 268 231 216 186 166 143 150 129

N-E m v 62 53 131 113 186 160 223 191 268 230 333 287 380 326 352 303 265 228 103 89

S-E m v 66 57 153 131 211 182 243 209 258 222 272 234 256 220 216 186 166 143 150 129

Tableau 5: Différence de température entre les différentes faces des Parois Types de parois Murs extérieurs ensoleillés Murs en contact avec les locaux non conditionnés Plafond sous comble ventilé Plafond sous comble non ventilé Plancher sur terre pleine Mur en contact avec la cuisine

Δθ Δθ

Différence de Température Δθ (°c) = θe - θi = θe - θi -3°c

Δθ Δθ Δθ Δθ

= = = =

θe - θi +3°c θe - θi +12°c +20°c - θi θe - θi +18°c

Tableau 6 : Coefficient d’absorption pour murs, toits et fenêtre Couleur et nature de la surface α Pierre blanche ; surface blanche, claire ou crème ; ciment très clair Surfaces foncées Fibrociment ; bois non peint ; pierre brune ; brique rouge ; staff rouge, vert ou gris Surfaces très foncées Toitures en ardoises foncées ; cartons bitumés très sombre Verres (fenêtres ou lanterneaux) Vitrage simple Vitrage double Vitrage triple Surfaces très claires

Tableau 7 : Facteur de réduction pour les fenêtres protégées

48   

0,4 0,7 0,9 1 0,9 0,8

S-O m 62 131 186 223 258 272 256 249 206 126

v 53 113 160 191 222 234 220 214 177 109

Fenêtres protégées

Couleurs

g

Stores extérieurs en toile

Ecru

0,28

Stores extérieurs en toile

Aluminium

0,22

Stores intérieurs entièrement baissés

Aluminium

0,45

Stores intérieurs à moitie baissés

Blanc ou crème

0,63

Persiennes entièrement baissées à l’intérieur des fenêtres

Aluminium

0,58

Persiennes entièrement baissées à l’extérieur des fenêtres

Aluminium

0,22

ii. Le transfert de chaleur par conduction à travers une paroi La différence de température entre les faces externe et interne des parois du local climatisé ou conditionné. Il s’agit là d’un transfert de chaleur qui a lieu tout à la fois par : - Rayonnement entre une ou plusieurs surfaces émettrices (façades d’immeubles contigus, réverbérantes par exemple) et la face extérieure de la paroi considérée ; - Convection entre l’air en mouvement à la surface de la face extérieure de la paroi considérée et cette même face ; - Conduction entre la surface extérieure et la surface intérieure de la paroi considérée et ce donc à travers le matériau constitutif ; - Convection entre la face intérieure de la paroi considérée et l’air en mouvement à la surface de cette même face ; - Rayonnement entra la face intérieure de la paroi considérée et les autres surfaces du local. Le flux de chaleur ainsi transmis s’exprime par la formule classique :

∙ ∙





avec K = coefficient de transmission thermique globale en W/m2 K; S = surface de la paroi considérée en m2 ; = température extérieure en °C = température interieure en °C. Contrairement à ce qui se passe dans le calcul des déperditions il y a lieu en été de distinguer deux cas. b1) cas d’une paroi (opaque ou translucide) donnant sur l’extérieur Lorsqu’une paroi est ensoleillée, la température superficielle de face externe est très supérieure à la température extérieure, la différence de température pouvant facilement atteindre 20 à 30 K pour une paroi verticale classique (et même beaucoup plus pour par exemple une toiture terrasse en zinc). En outre, cette différence de température varie d’un moment à l’autre suivant que le soleil brille plus ou moins longtemps , brille à nouveau etc. ainsi qu’en fonction de caractéristiques de la surface du mur (clair ou sombre) ou encore de l’inertie des parois. Afin de tenir compte 49   

de ces différents paramètres, on doit utiliser dans la formule précédente non plus la température extérieure réelle du moment mais la température extérieure fictive qui donnerait le même flux de chaleur que celui qui a effectivement lieu compte tenu des différents paramètres précédents. Dans ce cas, le flux de chaleur à prendre en compte s’exprime par la formule : ∙ ∙ , Avec , =température extérieure virtuelle en °C, laquelle est donnée dans les tableaux spécialisés en fonction de nombreux paramètres. b2) Cas d’une paroi (opaque ou translucide) ne donnant pas sur l’extérieur Ce peut-être le cas par exemple d’une paroi séparant un magasin climatisé à 25 °C d’une réserve non climatisé dans laquelle la température atteint 32 °C. Dans ce cas, le flux de chaleur à prendre en compte s’exprime par la formule normale : ∙ ∙ avec = température extérieure au local considéré en °C iii. Renouvellement d’air et infiltration Le renouvellement d’air puisque lorsqu’on introduit de l’air neuf dans un local climatisé ou conditionné, cet air est pris à l’extérieur, donc par définition à une température supérieure à la température du local climatisé ou conditionné dans lequel il est introduit. Cet air doit donc être refroidi et constitue une charge. Si le débit-masse d’air sec extérieur introduit non traité dans le local climatisé ou conditionné est égal à , , la charge enthalpique (somme de la charge sensible et de la charge latente) a pour valeur : ,



Avec = débit – masse d’air sec extérieur en kg/s, sa température étant

,

et son humidité relative

; = enthalpie de l’air extérieur en kJ/kg (calculée ou lue sur un diagramme de l’air humide pour et ); = enthalpie de l’air intérieur, donc du local climatisé, en kJ/kg (calculée ou lue sur un diagramme de l’air humide pour la température intérieure et l’humidité relative intérieure ); -

Charge latente Les conditions de l’air extérieur étant habituellement différentes de celles de l’air intérieur, le renouvellement d’air entraîne une variation de l’humidité du local climatisé ou conditionné qu’il est nécessaire de connaître. Cette charge, dite hydrique, a pour expression : , ∙ Et on déduit la charge latente par renouvellement d’air 2 501 000 ∙ Avec ,

= débit-masse d’air sec extérieur [kg/s], à température 50 

 

et à humidité relative

= humidité absolue de l’air extérieur en kge/kg d’air sec (calculée ou lue sur un diagramme de et ); l’air humide pour = humidité absolue de l’air intérieur en kge/kg d’air sec (calculée ou lue sur un diagramme de l’air humide pour la température intérieure et l’humidité relative intérieure ); Ou encore 0,84 ∙

∙

Avec = débit d’air extérieur de renouvellement [m3/h] - si la ventilation est naturelle, on peut considérer que le renouvellement d’air est égal à un volume de la pièce par heure (1 vol/h) - si la ventilation est mécanique, on relèvera la valeur dans le tableau ci-dessous Tableau 3.1: débit de renouvellement d’air nécessaire dans les locaux et nombre de personne au m2

Débit minimum d’air neuf sans fumeur (m³/h/pers)

Débit minimum d’air neuf avec fumeur (m³/h/pers)

Densité d’occupation (pers/m²)

15-18

25

0,67

Dortoirs, chambres collectives

18

25

0,25

Bureaux et locaux assimilés

18

25

0,10

Salle de réunion, spectacle

18

30

0,31

Boutiques, supermarchés

22

30

0,08

Cafés, bars, restaurant

22

30

0,50

Désignation des locaux Locaux d’enseignement

-

Charge sensible 0,33 ∙

∙

Remarques On constate dans cet exemple que. La charge latente est supérieure à la charge sensible En fonction des états de l’air extérieur et de celui de l’air intérieur, les différentes charges peuvent positives ou négatives. Lorsque l’on effectue le bilan des charges heure par heures la température intérieur reste constante tandis que la température extérieur à prendre en compte est égale à celle de horaire correspondant. Si l’on effectue par exemple le calcul 16 h en un lieu où la température de base est égal 32°C. Les calculs seront effectués en partant d’une température extérieur égale 22 °C 8h 25,5 °C à 10h, 29 °C à 12h, etc.

51   

b. Les charges internes Ce sont celles qui sont dues à un apport de chaleur en provenance d’une source située à l’intérieur même du local à climatiser ou à conditionner. Il existe quatre principales sources de chaleur en provenance de l’intérieur. b.1. Les personnes Toute personne en activité ou non, dégage de la chaleur ainsi que de vapeur d’eau. Les quantités de chaleur et de vapeur d’eau dégagées sont essentiellement fonction d’une part du degré d’activité et de l’autre de la température ambiante. Comme dans le calcul des charges on doit distinguer celles qui ont pour origine la chaleur sensible et celles qui ont pour origine la chaleur latente, la charge de chaleur totale due, aux personnes va donc être décomposée en ces deux postes. Les valeurs correspondantes sont données au tableau 6,1 qui indique également la quantité d’eau perdue par sous l’organisme humain, donc gagnée par l’air ambiant sous forme de vapeur d’eau. Pour ce qui est de la chaleur sensible dégagée par le corps humain, une partie l’est sous forme de rayonnement vers les parois plus froides (si c’est le cas) que la surface du corps. Ces parois vont accumuler une partie de la chaleur rayonnée par le corps humain et en rayonner elles-mêmes une partie. Il y a donc, comme dans le cas du rayonnement solaire qui atteint une paroi. un décalage dans le temps entre la quantité de chaleur sensible effectivement évacuée par l’organisme humaine et le moment où celle-ci sera effectivement restituée à l’air ambiant. Autrement dit, seule une partie de la chaleur est évacuée à un moment donné par l’organisme humaine est transmise au même moment à 1’air ambiant. On en tient compte dans les calculs ta pondérant la quantité de chaleur sensible évacuée par l’organisme humain par un coefficient fonction de la durée d’occupation des locaux , de l’inertie de la durée d’occupation des locaux. De l’inertie de la construction et durée d’occupation et de la durée de présence des occupants. b.2. L’éclairage Dans toute installation d’éclairage, les lampes absorbent une certaine puissance électrique Laquelle est intégralement (100%) transformée en chaleur. Si l’on prend par exemple le cas des lampes à fluorescence, on peut dire qu’en moyenne 75% de la puissance absorbée sont émis sous forme de rayonnement lumineux visible de faible longueur d’onde. Après de multiples réflexions sur les parois du local le rayonnement est absorbé par celle – ci ce qui a pour sera ensuite restituée à l’environnement donc avec un certain déphasage dans le temps le tableau 5.2 donne la puissance absorbée des lampes à incandescence et de celles à fluorescence en fonction de l’utilisation prévue Mais pendant que l’éclairage fonctionne-il ,n’ y a que 60 à 70% de la puissance absorbée au temps T qui concourt à la charge due à l’éclairage au même moment , la différence étant accumulée dans les parois pour être restituées plus tard souvent la nuit l’éclairage est éteint. Les surfaces (A la +A 1 b) et (A 2 a +A 2b+A2c) sont égales La figure 6.2 résume comment en partant de la puissance électrique absorbée par l’éclairage celleci se transforme en chaleur. On distingue trois principaux types de luminaires qui sont : 52   

-

-

-

Les luminaires librement suspendus sous le plafond (cas de la fig 6-2) la quantité de chaleur alors directement émise par convention est proche de 50% Les liminaires incorporées dans le plafond ou alors directement placé celui – ci la quantité de chaleur alors directement émise par convection et qui participe donc immédiatement à la charge est voisine de 30% Les luminaires de reprise (fig 6-3 ) dans ce cas de veine d’air circule à la surface de la lampe avec laquelle elle est en contact direct d’où évacuation de la totalité de la quantité de chaleur émise par convention. La charge due à l’éclairage n’est alors plus due qu’au rayonnement lumineux qui se transforme en chaleur dans les parois pour être restitués à l’ambiance au bout d’un certain temps. Lorsqu’un il est prévu des luminaires de reprise , la charge due à l’éclairage est généralement nulle les premières heures de fonctionnement les luminaires de reprise réduisent considérablement la charge d’un local et en même temps prolongent d’environ 10% la durée de vie des lampes Si , à un moment donné , la puissance électrique absorbée par l’éclairage est P , la charge due à l’éclairage au même moment s’exprime par une formule de type Etant un coefficient de pondération tenant compte de ce que, à un moment donnée seule une partie de la puissance électrique absorbée au même entraîne effectivement une augmentation de la température ambiante. Le coefficient dépend de différents facteurs type de lampes ( incandescence ou fluorescence, à reprise) temps depuis lequel l’éclairage est durée de fonctionnement de l’installation de climatisations ou de conditionnement d’air et enfin de la construction Solution

Pour des lampes à incandescence et un niveau d’éclairement de 200 Ix des tables spécialisée indiquent que la puissance recordé et d’environs 40 W /m² ce qui donne donc 40x30= 1200 W pour l’ensemble du couloir. Par ailleurs, l’installation de climatisation et l’éclairage fonctionnement en permanence, il s’établit un état d’équilibre constant. La puissance absorbée par l’éclairage va donc être pour partie transmise directement par convention à l’air du couloir et pour partir transmise- après convention de la lumière de chaleur au parois avoisinantes . Que ces dernières soient de type léger ou non ne change pas grand-chose dans le cas d’une climatisation et d’un éclairage fonctionnant en permanence : un ou deux jours après la mise en route des installations la quantité de chaleur due à l’éclairage que les pratiquement être égale à celle désemmagasinée résultant d’une accumulation précédente dans la formule : On peut donc partir sur une valeur de proche de l’unité ce qui fait que la charge due l’éclairage est constant et égale à 1200w et ce par conséquent également à 16h en n’importante quelle saison.

c. les machines De nombreux machines et appareils moderne fonctionnement au moyen d’un moteur électrique dont la puissance est déterminée en fonction de la charge maximale, cette puissance étant alors appelée puissance normale P lorsqu’une machine électrique sur l’arbre d’entraînement que le

53   

moteur doit délivre est bien entendu moindre. Si l’on désigne par le facteur de charge la puissance délivrée par le moteur est alors. Par contre tout moteur n’ayant pas un rendement égal à l’unité mais inférieur pour différentes raison, si l’on désigne par ce rendement la puissance électrique effectivement absorbée sur le réseau est. La totalité de la puissance électrique absorbée (100%) est convertie en chaleur (fig 6-4) da le calcul des charges dues à des machines tournant on doit distinguer deux cas : a) Le moteur et la machine entraîne se trouvent dans le local climatisé ou, conditionnée. Dans ce cas , la charge correspondance est é gale à la totalité de la puissance abordée b) Seule la machine entraîne se trouve dans le local climatisé ou conditionnée. Dans ce cas la charge correspondante est égale à la puissance délivrée au moment considère Lorsque plusieurs machines tournantes sont installées dans un même local, il est rare qu’elles soient toutes en f fonctionnement au même moment. Il y a donc lieu dans ce de prendre en compte un facteur de simultanéité que seule l’expérience ou l’interrogation du naître d’ouvrage permet de préciser. Des statistiques ont permis de constater que lorsque plusieurs machines pouvait varier entre 10% et 10% au cours d’horaires différentes et ce en fonction du coefficient de simultanéité et de la charge de chacune d’elle. On rencontre fréquemment une telle situation dans les grandes cuisines La chaleur dégagée par un moteur ou une machine tournante l’est généralement sous forme contentive (cas de nombreux matériels équipés d’ailettes de refroidissement ou d’un ventilateur). C’est pourquoi dans la plupart des cas, la charge due aux machines est égale à la quantité de chaleur dégagée au même moment, la fraction de chaleur pouvant être emmagasinée dans les parois du local par rayonnement étant très faibles. Les rendements des moteurs nécessaires dans le calcul des charges sont donnés au tableau

d. charges internes diverse Elles sont de diverse nature : air chaud circulant dans un conduit aéraulique eau chaude dans une tuyauterie introduction dans le local d’une certaine quantité d’eau chaude à usages divers ou d’une pièce de fabrication brûlent etc.… si l’on désigne par C la capacité thermique massique et par la température d’entrée d’une certaine matières ou d’un certain matériaux dans un local climatisé ou conditionnée et en notant T la température de sortie de cette même matière ou de ce même matériau du précédent local, la quantité de chaleur III- LES DIFFERENTS METHODES DE CALCULS DE CHARGES La figure 6-5 résume les différents apports de chaleurs externes qu’interne à prendre en compte dans le calcul de la charge cédée au local et à prendre en compte au tire d’une charge est : M étant le débit – masse de fluide en circulation lorsqu’il s’agit non d’un débit – masse ( pièce transportée dans le local conditionné par exemple) on détermine heure par heure sa chute de température ce qui permet de connaître dans le même temps la quantité de chaleur cédée qu’il suffit ensuite de diviser par 3600 pour obtenir la charge correspondance en KW 54   

Nous avons précisé dans les précédents paragraphes que certaines apports de chaleur et tout particulièrement ceux dus au rayonnement solaire et à l’éclairage – étaient partiellement accumulée dans les parois pour n’être restitués à l’air du local qu’au bout d’un certain temps. Autrement dit ce n’est pas lorsque des apports sont maximaux que la charges correspondante est elle aussi maximale au mémé moment. Si l’on prend l’exemple d’un local comportement lune seule façade extérieur, cette dernière étant exposée à l’ à l’ouest , l’on sait que c’est à 16 h en été que les apports d us au rayonnement solaire à travers le vintage seront le plus élèves mais si l’inertie d i local est importante , une grande partie de chaleur rayonnée sera accumulée dans le parois , meubles etc.. pour n’être restitué par exemple qu’à partie de 22h. Moment où l’éclairage peut être mis en route si le local en question est un restaurant, la charge maximale servant de base à la détermination de la puissance de l’installation de climatisation pourra être atteinte à cette heure. Lorsqu’un local n possède qu’une seule façade donnant sur l’extérieur, seul – sauf cas exceptionnel – un calcul de la charge heure par heure peut permettre de connaître le moment où les charges seront maximales. D’où des calculs répétitifs fastidieux qui se compliquent encore lorsque le local traité possède plusieurs orientations. La méthode de calcul des charges à adopter dépend donc de la complexité de la situation dans les cas les plus simples , le moment où les charges seront maximales peut être assez facilement estimé par contre dans les cas où les apports sont nombreux et les orientation multiples seul un calcul heure par heure permet de déterminer la charge le plus élevée. Il est facile de déduire de ces considération que lorsque l’on affaire à un cas simple, on pourra utiliser une méthode de calcul heure automatique au moyen d’un programme informatique sera d’un grand secours. Il est facile de déduire de ces considérations que lorsque l’on a affaire à un cas simple, on pourra utiliser une méthode de calcul manuelle tandis que dans les cas complexes ou litigieux, le calcul automatiques au moyen d’un programme informatique sera d’un grand secours. Une méthode manuelle présente cependant des inconvénients, en tout premier lieu parce que dans une telle méthode, l’inertie de la construction est ramené à seulement deux ou trois catégories ce qui ne permet pas d’apprécier l’impact exact du phénomène d’accumulation de chaleur dans les parois et partant le déphasage exact entre le moment où de la chaleur va être accumulée dans la construction et celui où elle sera restitué à l’ambiance La détermination précise de ce déphasage suppose en effet d’intégrée dans les calculs un très grand nombre de paramètres tel que les qualités et épaisseurs de tous les matériaux constitutifs des planchers, plafonds et murs. Et pour chacune de ce parois on doit également préciser un certain nombre de particularités : c’est le cas par exemple lorsqu’il est prévu des luminaires de reprise et qu’un faux plafond sert alors de plenum de reprise. Et même d’un programme de calcul automatique des charges à l’heure, il existe d’importantes différences ce qui rend le choix d’autant plus délicat Et même un programme de calcul automatique permettant d’intégrer un très grand nombre de paramètres permet d’effectuer très rapidement de nombreuses simulations tout en permettant : 55   

-

D’une part d’optimiser la construction en ce qui concerne les dimensions des fenêtres, les types de vitrage, la construction des planchers, plafonds et autre parois, le choix du système de climatisation ou de conditionnement d’air, la rentabilité des systèmes de récupération de chaleur ; - D’autre part d’optimiser la consommation énergétique des installations. C’est pourquoi les programmes de calcul automatique de charge sont également dénommées programmes de calcul Il existe de nombreuses méthodes de calcul des charges de climatisation ou de conditionnement d’air. De nombreux fabricants de climatiseurs disposent de formulaire de calcul rapide de la charge maximale d’un local. Mais la meilleur solution consiste à s’en remettre à une méthode non seulement fiable mais également précise avec laquelle on pourra calculer les charges aussi bien d’une petite installation que d’une grande installation de climatisation ou de conditionnement d’air. Lorsque l’on est familiarisé avec une méthode, sa mise en œuvre est toujours plus facile ce qui n’empêche pas le cas échéant de valider les résultats en faisant appel à une autre méthode de calcul. Avant de travailler avec une méthode de calcul automatiquement, il est indispensable de savoir effectuer un calcul manuel de façon, d’une part à assimiler le principe d’un calcul des charges et d’autre part, à jongler avec les nombreux paramètres qui entrent en ligne de compte et qui permettent de traiter la très grande diversité des situations que l’on peut rencontrer. Une méthode complète de calcul de charges est un document toujours imposant qui comporte obligatoirement de très nombreux tableaux. Rien que pour les charges dues à l’ensoleillement, il faut disposer de tables donnant l’intensité du rayonnement solaire pour les différents mois de l’année, les différents horaires et les différentes orientations. Or toutes ces valeurs varient en fonction de la latitude du lieu considéré ; d’où une multiplication des tableaux nécessaires. Il n’est donc pas possible dans le cadre du présent ouvrage d’exposer une méthode de calcul complète des charges d’une installation de climatisation ou de conditionnement d’air. Nous en avons par contre défini précédemment les grands principes, ce qui permettra au lecteur d’être beaucoup plus rapidement opérationnel.

56