Rapport Resume Pleiade PDF [PDF]

Zitiervorschau

ME ED

4TCE904S

Projet maison individuelle

Réalisé par :

Encadré par :

Celia IHADADENE

J.F. BONNET

2020/2021

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1.Simulation thermique dynamique PLEAIDE COMFIE Le but de la simulation thermique dynamique et de pouvoir mettre nos connaissances en thermiques en pratique afin de mieux comprendre les phénomènes existants dans le bâtiment, d’apporter une vision plus réaliste à l’étude, avec des scenarios de chauffage et de climatisation et d’analyser les résultats obtenus, entre autres comment évolue la température dans la maison et estimer le taux de consommations énergétiques 1.1. Maison 1 : non isolée 7.1.1. Compositions des parois La première étape est de définir les données de construction (composition de paroi opaque, planchers et baies, on choisit les ponts thermique correspondants pour les liaison mur / mur baie

Fig.1 : compositions des parois et ponts thermiques 7.1.2. Géométrie : Dans un 2eme temps on bascule vers l’onglet plan afin de dessiner notre plan de maison choisit, on rentre bien les dimensions et construisons les pièces qui composent le logement ainsi que toutes les portes et fenêtres

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Fig.2 : plan de notre maison

Fig.3.Plan 3D de la maison

7.1.3. Site météo : On choisit une station météo comme référence pour nos températures, dans ce cas d’étude celle de Agen reste la plus fiable

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Fig.4.site de Agen pour les T°

7.1.3. Zonage de la maison Don cette partie il faut diviser la maison en zone (dans mon cas en 4 zone). Chaque zone va contenir un nombre de pièce choix peut se faire en prenant comme facteur l’orientation ou encore le taux d’occupation estimé. Les schémas ci-dessous montre mon découpage de zone

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Fig.5 : zone 1 : sejour+cuisine+dgt

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Fig.6 : zone 2 : salle de bain-wc

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Fig.7 : zone 3 : chambre 1+chambre 2

Fig.8.zone 4 : chambre 3 7

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7.1.4. Définition des scenarios Dans cette partie, on a la liberté de définir des scénarios de température de chauffage, nombre d’occupant, puissances dissipées. Pour ma part je définie le nombre d’occupant a 4 en semaine et 5 en weekend. Le reste des valeurs sont en figures ci-dessous.

Fig.9.scenario de chauffage maison 01

Fig.10.scenario de puissance (W)

Fig.11.scenario des occupants 8

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1.1.5. Résultats obtenus

 Maison 1

Fig.12 : composition de parois de la maison 1

 Température de chauffe

Fig.13.Température dans la zone cuisine séjour dgt et la température extérieure

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La figure ci-dessous présente la température à l’extérieur (en rouge) et celle de la zone composée de la cuisine, séjour et dgt. On remarque que la température extérieure varie fortement en hivers entre 2 et 22 et entre 37 et 8 pendant les mois les plus chauds. Cependant la température de la zone a une température plutôt stable variant qu’entre 16 et 18 avec un pic au mois de mai et juin pour atteindre les 24°C. on conclut que la maison étant non isolé elle a une faible inertie donc ne stock pas de chaleur ce qui explique la valeur de 16°c qui est une valeur de température assez basse la maison 1 est donc froide

Fig.14.Température dans la chambre 1,2 et 3 et la temperature extérieur Les courbes de température dans la chambre 1,2,3, sdb et WC se confondent, elles tournent au tour de 16°C et 18°C pendant l’hiver, entre 20°C et 22°C au printemps ce qui n’augmente pas plus pendant l’été, on remarque une chute de température au début aout qui est surement du a un changement climatique comme le confirme la courbe de T extérieure

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Fig.15.Température dans le séjour dgt cuisine et WC sdb Cette figure montre que la température intérieure dans la zone cuisine/dgt/séjour et sdb WC sont quasiment les mêmes pour la période de janvier à juin, entre juin et la fin aout on observe une chute de température de la zone en rouge pour atteindre les 16°C ceci est justifié par un système de climatisation placé dans la zone rouge donc en période de chauffe la climatisation offre un air intérieur plus frais

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Fig.16.Température dans les chambre 1,2,3

Fig.17.Température dans les chambre 1,2,3 et a l’extérieur

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La figure 15 et 16 montrent que la température dans les 3 chambres est presque identique ce qui montre que la répartition du chauffage est bien homogène dans la maison. On voit que pendant la période d’hiver l’écart entre l’intérieur et l’extérieur est de 12C° donc la maison est bien chauffée

 Puissance de chauffage : Méthode STD COMFIE Zones

Besoins Ch. Besoins Ch. Besoins Clim.Besoins Clim.Puiss. Chauff.Puiss. Clim. k Wh

k Wh/m²

k Wh

k Wh/m²

W

W

12 219,00 2 438,00 chambre 1 et 2 6 174,00 chambre 3 3 465,00

145,00 183,00 182,00 199,00

10 049,00 0,00 0,00 0,00

119,00 0,00 0,00 0,00

20 946,00 4 874,00 9 570,00 4 301,00

28 298,00 0,00 0,00 0,00

Total

163,00

10 049,00

119,00

39 690,00

28 298,00

Zone cuisine s

sdb wc

24 295,00

Tableau.1 : résultats des besoins de chauffage/clim. Maison 1

Fig.18. Puissance de chauffage consommée(W) La puissance de chauffage des deux zones varie entre 2.4kw et 0.2kw pendant la période d’hiver puis en été le chauffage est interrompu. Entre octobre et décembre la puissance varie entre 1.4 KW et 0.2 KW. On remarque que même si le rythme de chauffe est confondu entre les 2 zones il Ya une légère différence de puissance du au surface des pièces, plus la pièce est grande plus la puissance de chauffage augmente

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Fig.19. Puissance de chauffage consommée(W) On remarque que la puissance de chauffage dans la salle de bain et WC atteint les 4.8 KW en période froide et se stabilise ensuite en 2 kW et un peu moins au printemps .la fonction de ces pièces justifie le besoin de chauffage supérieur par rapport aux autres pièces de la maison vu la vapeur d’eau dégagée constamment

Fig.20. Puissance de chauffage consommée(W) 14

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Fig.21. Puissance de chauffage consommée(W)

Fig.22. Puissance de chauffage consommée(W)

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 Puissance de chauffage par pièce

Baies et porte ponts

65 65 0 526 32 65 104

Conduction VMC

27 39 10 90 23 39 33

401 529 65 1 743 276 512 511

Infiltration

0 0 0 0 0 0 0

DéperditionsSurpuissance

80 75 7 464 50 69 71

481 604 72 2 206 326 581 582

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Tableau.2 : récapitulatif déperditions par pièce A partir du tableau on conclut que le séjour est la pièce la plus déperditive de la maison vu sa grande surface donc un besoin de chauffage plus important, suivie de la chambre 2 et 3 qui sont plus froides vu leur orientation nord donc moins d’apports solaires.la pièce la moins déperditive est sans surprise les WC avec une faible surface et une occupation loin d’être permanente.

 Déperditions détaillées de la maison 1

Fig.23.camembert représentant les déperditions de la maison 1 Cette figure résume toutes les déperditions de la maison 1 non isolée en prenant en considération les scenarios de chauffage et la référence de température extérieure proposée par pléiade on peut observer que le taux le plus élevé correspond au déperditions par les parois opaques, le plancher haut et plancher bas qui atteint une valeur de 84.72%(en rouge),ce qui est crédible et attendu vu que 16

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nous avons choisi des configurations de compositions de parois de plancher bas et haut non adapté au règlementation thermique, les 15,12% restantes sont reparties sur les pertes par ponts thermique et renouvèlement d’air

Fig.24.camembert représentant les déperditions calculées sur Excel Si on compare les résultats obtenus par calcul et par STD on remarque une différence nettement visible car dans le cas STD le plus grand taux de déperditions revient au parois horizontales et verticales tandis qu’en calcul c’est le renouvellement d’air qui consomme plus d’énergie de chauffage. Ce décalage peut être expliqué par le fait qu’en STD l’écart de température extérieure et intérieure est plus réaliste vu que l’étude se fait avec des données météo réelles, alors que pour le bilan thermique calculé sur Excel la formule appliquée reste assez approximative et générale. Ajouter à cela le volume de la maison sur pléiade diffère un peu de celui précédemment calculé sur Excel

 Maison 2  Température de chauffe

Fig.25 : Température de la chambre3 et T extérieure

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Fig.26 : Température de la zone cuisine séjour dgt

Fig.27 : Température de la zone cuisine séjour dgt avec T extérieure

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Fig.28.Température intérieure et extérieure On peut conclure que les températures intérieures de la maison 2 sont moins basses que pour la maison 1, en hivers elles ne dépassent pas les 16°C alors que la T° extérieure atteint les -2°C

 Besoins de chauffage : méthode STD Zones

Besoins Ch. Besoins Ch. Besoins Clim.Besoins Clim.Puiss. Chauff.Puiss. Clim. k Wh

k Wh/m²

k Wh

k Wh/m²

W

W

chambre 3

3 539,00 660,00 1 610,00 870,00

42,00 50,00 48,00 50,00

3 583,00 0,00 0,00 0,00

43,00 0,00 0,00 0,00

5 598,00 910,00 2 325,00 1 206,00

19 491,00 0,00 0,00 0,00

Total

6 679,00

45,00

3 583,00

43,00

10 038,00

19 491,00

Zone cuisine s sdb wc chambre 1 et 2

Tableau.3.

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Fig.29.Puissance de chauffage :zone cuisine séjour dgt/WC sdb

Fig.30.Puissance de chauffage : chambre 1,2,3 En comparant la puissance de chauffage fourni dans la maison 1 et 2 on peut remarquer que cette dernière a nettement diminue dans notre 2eme,cas donc avec une meilleure isolation on a obtenu 20

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moins de déperditions ce que ces courbes de puissances confirment (les systèmes électriques de la maison 2 travaillent moins)

 Besoins de chauffage par pièce Conduction VMC

401 529 65 1 743 276 512 511

Infiltration

0 0 0 0 0 0 0

DéperditionsSurpuissanceTotal

80 75 7 464 50 69 71

481 604 72 2 206 326 581 582

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Total (W/m²)

481 604 72 2 206 326 581 582

Tableau.4.

 Déperditions détaillées de la maison 2

Fig.31.camembert représentant les déperditions de la maison 2

La figure ci-dessus représente le taux de déperditions dans la maison 2 qui est moyennement isolée, on a un taux de 50% d’énergie de chauffage consacrée au parois verticales ce qui fait 2.26kw en puissance on conclut donc que l’isolation des murs n’est pas optimale, suivie des déperditions par

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32 32 19 32 34 34 42

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plancher haut et bas pour lesquelles une puissance de chauffage de 1.11kw est émise. Les déperditions par ponts thermique et par menuiseries restent assez faibles

Deperditions de la maison moy isolée en % 8,1

28,0

5,8 9,3

19,1

15,6

fenetre

porte

murs

toiture

sol

R d'air

Fig.32.camembert représentant les déperditions calculées sur Excel de la maison 2 On comparant la figure 25 avec la figure 26 on remarque comme pour la maison 1 des différences notamment pour le renouvellement d’air qui est de 28% sur Excel et 9% en STD suivi des pertes par parois opaques dont l’écart est de 40% ,en revanche le taux de déperditions par plancher bas et haut se rapprochent (34.7% en STD et 28% en calcul Excel).

 Maison 3 :  Température de chauffe

Fig.33.Temperatures intérieure et extérieures 22

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Fig.34.Temperatures intérieure et extérieures

 Besoins de chauffage : Méthode STD Zones

Besoins Ch. Besoins Ch. Besoins Clim.Besoins Clim.Puiss. Chauff.Puiss. Clim. k Wh

k Wh/m²

k Wh

k Wh/m²

W

W

chambre 3

2 043,00 7,00 598,00 48,00

24,00 0,00 18,00 3,00

2 785,00 1 109,00 0,00 0,00

33,00 83,00 0,00 0,00

7 831,00 311,00 2 950,00 758,00

19 240,00 4 942,00 0,00 0,00

Total

2 696,00

18,00

3 894,00

40,00

11 849,00

24 182,00

Zone cuisine s sdb wc chambre 1 et 2

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ME ED Fig.35.Puissance fourni (W)

Fig.36.Puissance fourni (W)

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La même conclusion peut se faire pour la maison 3, pour laquelle les besoins de chauffage ont nettement baissé ainsi que pour la climatisation en été (les valeurs négatives)

 Besoins de chauffage par pièce Puissance par pièce (W) Partie

Pièce

Partie par défa chambre 1 Partie par défa chambre 2 Partie par défa sejour Partie par défa wc Partie par défa sdb Partie par défa chambre 3 Partie par défa cuisine

Consigne tem Surface (m²) Volume (m³) Paroi opaqueBaies et porte

19 19 19 19 19 19 19

15 19 68 4 10 17 14

62 58 229 11 39 54 55

273 371 1 058 52 208 354 338

On remarque aussi que pour la maison 3 le séjour reste la pièce la plus déperditive et celle qui consomme plus d’Energie ,les autre pièces ont connu une meilleure amélioration après l’isolation

 Déperditions détaillées de la maison 3

Fig.27.camembert représentant les déperditions de la maison 3

La figure ci-dessus représente les déperditions dans la maison 3 isolée, on remarque que la plus grande partie des déperditions se passent à travers les parois opaques avec 42% du total l’équivalent de 1,53KW en puissance chauffage, la deuxième source de déperditions c’est les parois horizontales suivie du renouvellement d’air

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33 33 150 0 24 33 43

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 Comparaison des 3 maisons En comparant les résultats des 3 maisons par simulation dynamique on conclut que la maison la plus isolée c’est-à-dire la maison 3 a le moins de déperditions donc nécessite moins de besoins de chauffage, on voit aussi que les déperditions par parois opaque sont les plus élevées pour les 3 cas

Conclusion L’approche STD nous a permis de voir l’aspect pratique d’un bilan thermique bâtiment, de faire nos configurations de constructions ainsi que consommation, on a pu jouer sur les multiples paramètres thermiques et analyser les différents résultats et voir clairement la différence entre les 3 cas d’études

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