Thermique du bâtiment - Définition
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Introduction
La thermique du bâtiment est une discipline de la thermique visant à étudier les besoins énergétiques des bâtiments. Elle aborde principalement les notions d'isolation thermique et de ventilation afin de limiter les échanges thermiques avec l'extérieur, de fourniture d'énergie pour le chauffage et de production d'eau chaude sanitaire.
L'ensemble des parties d'un bâtiment est soumis aux transferts thermiques, qui sont des échanges de chaleur entre l'intérieur du bâtiment et l'extérieur. La connaissance et la maîtrise de ces transferts thermiques permet une gestion de la facture énergétique d'un bâtiment. La diminution de ces échanges thermiques permet de maintenir une température tempérée à l'intérieur du bâtiment en y apportant le moins d'énergie possible. Elle permet également d'orienter la conception du bâtiment dans un cadre réglementaire tout en visant un compromis entre coût énergétique et confort.
La thermique du bâtiment s'intéresse également à l'impact écologique en considérant l'impact sur l'environnement de l'énergie ayant fourni le chauffage : chauffage central fioul, gaz, bois, chauffage électrique, etc.
Une étude complète nécessite de distinguer les sources de chaleur internes et externes au bâtiment, c'est-à-dire les parties actives, des parties passives comme les surfaces extérieures, les vitres, la toiture par exemple.
Consommation énergétique d'un bâtiment
On appelle consommation énergétique du bâtiment ou indice énergétique la consommation totale d'énergie du bâtiment nécessaire au chauffage divisée par la surface chauffée.
- la consommation d'énergie est exprimée en kilowattheures (kWh), elle comptabilise les besoins de chauffage du bâtiment, et les besoins pour la production d'eau chaude sanitaire ;
- la surface de référence énergétique est exprimée en mètres carrés (m2).
La consommation énergétique, ou indice énergétique, est donc une énergie par une surface exprimée en kilowattheures par mètre carré (kWh/m2).
Chauffage passif
Le chauffage passif consiste à utiliser le rayonnement solaire, le choix des matériaux et l'orientation des parois de l'enveloppe thermique afin de chauffer directement le bâtiment par le rayonnement solaire sans transformation énergétique. À l'heure actuelle, et compte tenu des besoins hivernaux des pays tempérés, le chauffage passif n'est pas suffisant pour couvrir l'intégralité des besoins de chauffage.
Le chauffage passif sert en général à faire diminuer les besoins. Un système de chauffage actif est donc utilisé en parallèle.
Enveloppe thermique du bâtiment
L'enveloppe thermique d'un bâtiment est l'enveloppe qui sépare le volume chauffé de l'environnement extérieur. C'est au travers de cette enveloppe que passe la chaleur.
Le mur
- Conduction : le mur chauffe par conduction et perd de la chaleur vers l'extérieur.
- Convection : le vent accélère l'échange thermique en local sur le mur par convection.
- Rayonnement : le Soleil chauffe le mur par rayonnement.
La toiture
Le Soleil réchauffe le toit par rayonnement.
- Conduction : la chaleur du soleil est transmise à travers le toit au reste de la structure du bâtiment.
- Convection : le vent refroidit le toit avec un vent frais.
la vitre
Le Soleil, le vent, et la vitre elle-même participent aux échanges de chaleur.
- Convection : le vent refroidi la vitre par convection.
- Rayonnement : le Soleil chauffe l'intérieur de la pièce à travers la surface transparente. L'intérieur de la pièce lui-même perd une partie de son énergie par rayonnement vers l'extérieur.
