Ils varient suivant les saisons et dépendent de la situation géographique du bâtiment
du moment considéré et de l’orientation du vitrage par rapport rayonnement incident.
Lorsque le flux solaire atteint le vitrage, une partie est réfléchie, une autre est
transmise, le reste est absorbé.
Les apports à travers les vitrages sont de loin les plus importants. Ils représentent 0
à 80% des apports totaux.
C’est pourquoi, pour simplifier les calculs de charge en climatisation, on va
déterminer à partir des apports à travers les vitrages, la date et l’heure ou ces
apports sont maximum. Les autres apports seront calculés pour cette date et cette
heure
L’heure et date ou les apports par les vitrages sont maximum, sont déterminées à
partir du tableau I
Date et ORIENTATIONS
heure N N/NE NE E/NE E E/SE SE S/SE S S/SO SO O/SO O O/NO NO N/NO ombre
21 juin –8 h 61 173 325 422 455 442 316 163 52 47 52 56 56 54 51 46 47
21 juin –9 h 76 134 278 402 462 457 376 242 108 71 71 75 75 73 70 66 72
21 juin– 17
h 116 105 118 131 140 142 141 135 144 235 392 516 526 490 391 248 102
21 juin– 18
h 137 87 96 107 115 117 115 109 114 163 308 452 474 462 390 270 81
21 juil –13h 128 143 170 200 226 238 266 308 338 344 323 243 204 146 132 127 150
21 août-9h 77 86 199 353 451 476 440 334 183 77 70 71 70 67 63 60 74
21 août-16h 105 108 121 138 156 164 182 197 266 412 507 533 505 410 271 132 121
21 sept-10h 48 51 84 198 364 431 503 391 349 193 71 57 56 53 50 48 71
21 sept-11h 65 68 91 146 274 363 504 510 440 315 171 75 72 69 67 65 93
21 sept-13h 84 85 100 130 171 201 354 474 520 496 419 242 166 91 85 84 114
21 sept-14h 85 86 98 122 155 176 250 392 500 535 507 371 296 151 89 85 114
21 sept-15h 81 82 91 111 137 153 203 286 438 527 551 468 404 259 113 82 105
Tableau I :
Détermination du maximum de charges surfaciques en W/m²
Apports par ensoleillement et par conduction
Vitrage simple sans protection latitude 45 °N
Un vitrage équipé d’un store extérieur est assimilé à l’ombre.
Exemple:
Considérons la boutique (figure 1) à climatiser. La vitrine, en glace claire de 10 mm,
est orientée à l’Ouest les apports sont maximums le 21 juin à 17 heures.
Les apports seront donc calculés pour le 21 juin à 17 heures
LE CALCUL DES CHARGES DE CLIMATISATION
Figure 1
Les apports par les vitrages sont obtenus en pondérant les charges surfaciques
(tableau II) pat la surface du vitrage et par un éventuel coefficient de correction de
vitrage (tableau III).
ORIENTATIONS
Date et
heure N N/NE NE E/NE E E/SE SE S/SE S S/SO SO O/SO O O/NO NO N/NO ombre
21 juin –8 h 61 173 325 422 455 442 316 163 52 47 52 56 56 54 51 46 47
21 juin –9 h 76 134 278 402 462 457 376 242 108 71 71 75 75 73 70 66 72
21 juin–17h 116 105 118 131 140 142 141 135 144 235 392 516 526 490 391 248 102
21 juin–18h 137 87 96 107 115 117 115 109 114 163 308 452 474 462 390 270 81
21 juil –13h 128 143 170 200 226 238 266 308 338 344 323 243 204 146 132 127 150
21 aout-9h 77 86 199 353 451 476 440 334 183 77 70 71 70 67 63 60 74
21 aout-16h 105 108 121 138 156 164 182 197 266 412 507 533 505 410 271 132 121
21 sept-10h 48 51 84 198 364 431 503 391 349 193 71 57 56 53 50 48 71
21 sept-11h 65 68 91 146 274 363 504 510 440 315 171 75 72 69 67 65 93
21 sept-13h 84 85 100 130 171 201 354 474 520 496 419 242 166 91 85 84 114
21 sept-14h 85 86 98 122 155 176 250 392 500 535 507 371 296 151 89 85 114
21 sept-15h 81 82 91 111 137 153 203 286 438 527 551 468 404 259 113 82 105
Tableau II : charges dues aux apports à travers les vitrages au moment du
maximum, sur les autres orientations en W/m²
Vitrage simple sans protections, latitude 45°N
Vitrage simple anti solaire bronze 6 mm 0.77
Vitrage simple anti solaire bronze 10 mm 0.69
Glace claire 6 mm 0.99
Glace claire 10 mm 0.96
athermic 6 mm 0.57
Athermic 10 mm0.52
Double vitrage glace claire intérieur
glace claire intérieur
6 mm
6 mm
0.87
Store intérieur
Pavés de verre
0.60
0.65
Tableau III : coefficients de correction pour divers vitrages
Reprenons l’exemple de la boutique ( figure 1)
Le vitrage orienté ouest est en glace claire de 10 mm
Surface du vitrage :
S = (2.70 – 0.40) x 8 = 18.4 m²
Les apports par le vitrage Ouest sont donc de :
A = 18.4 x 526 x 0.96 = 9 291 W
Remarque: le coefficient de correction pour store intérieur ne doit pas être appliqué en
plus d’un coefficient de correction de vitrage.
Par exemple, pour un vitrage en glace claire de 10 mm avec store intérieur on
applique uniquement le coefficient de correction du store intérieur soit 0.6.
2. APPORTS A TRAVERS LES PAROIS OPAQUES
En été, les apports calorifiques résultent non seulement de la différence entre les
températures de l’air à l’extérieur et à l’intérieur des locaux climatisés, mais aussi du
fait que les locaux extérieurs sont soumis au rayonnement solaire. Les apports
calorifiques dans les locaux climatisés sont donc plus importants en raison de
l’absorption et de l’emmagasinement de la chaleur par les parois extérieures.
Lorsqu’un flux solaire atteint une paroi extérieure, une partie du flux est réfléchie, une
autre partie est absorbée, ce qui a pour effet d’élever la température de la paroi. On
est donc amené à définir une température fictive appelée température extérieure
virtuelle ( θev) qui tient compte de l’élévation de température de la paroi sous l’effet
de l’ensoleillement.
Les tableaux IV, V et VI nous donnent pour 2 types de parois verticales selon
l’orientation et pour les parois horizontales, l’écart virtuel de température, différence
entre la température intérieure du local à climatiser et la température extérieure.
Δθev = θev - ti
Remarque : la température intérieure du local climatisé est prise égale à 25°C.
Si la température du local à climatiser est différente de 25 °C, il faut rajouter à la
valeur de Δθev lue dans le tableau, la différence entre 25 °C et la température
intérieure.
Δθev = θev + (25-ti )
Surface
en m²
Charges
Surfaciques
En W/m²
Coefficient de
correction
( tableau III)
tableau
Les charges dues aux apports à travers les parois opaques sont égales au
coefficient de transmission K de la paroi considérée, multiplié par la surface et par
l’écart virtuel de température correspondant :
Q = K. S. Δθev . α
Avec Q : apports par conduction en W
K : coefficient de transmission en W/m² K,
S : surface en m²
Δθev : écart virtuel de température en K( tableau IV à VI)
α : coefficient de correction de parois (tableau VII)
Remarque : le calcul du coefficient K s’effectue suivant le DTU « règles de calcul des
caractéristiques thermiques utiles des parois de construction de base des
bâtiments ».
Date et ORIENTATIONS
heure N N/NE NE E/NE E E/SE SE S/SE S S/SO SO O/SO O O/NO NO N/NO ombre
21 juin –8 h -1.1 4.6 10.0 13.6 14.7 14.2 9.2 3.7 -1.6 -2.3 -2.2 -2.1 -2.1 -2.2 -2.2 -2.3 -2.2
21 juin –9 h -0.4 3.2 9.0 13.3 15.5 15.6 12.4 7.6 1.9 -0.6 -0.7 -0.6 -.06 -0.7 -0.7 -0.8 -0.40.4
21 juin–17h 8.1 6.8 7.0 7.2 7.3 7.4 7.4 7.4 8.1 13.3 18.8 23.6 24.1 22.9 19.2 13.8 6.9
21 juin–18h 8.8 5.7 5.8 6.0 6.1 6.1 6.1 6.1 6.3 9.3 14.8 20.4 21.3 21.2 18.6 14.2 5.6
21 juil –13h 8.4 8.7 9.1 9.7 10.1 11.1 14.3 16.8 18.3 18.5 17.4 13.8 11.9 9.6 8.5 8.3 9.3
21 aout-9h 0.6 2.2 8.1 13.5 17.0 17.9 16.4 12.3 6.6 1.5 0.7 0.7 0.7 0.7 0.6 0.6 1.1
21 aout-16h 8.8 8.9 9.1 9.4 9.6 9.8 10.1 10.9 15.7 21.2 25.1 26.4 25.4 21.8 16.4 10.6 9.4
21 sept-10h -0.8 -0.7 1.0 6.9 12.8 15.2 17.7 16.0 11.7 5.7 0.3 -0.7 -0.7 -0.8 -0.8 -0.8 0
21 sept-11h 1.2 1.3 1.8 4.5 10.7 13.8 18.8 19.1 16.7 12.0 6.1 1.4 1.3 1.3 1.2 1.2 2.3
21 sept-13h 4.4 4.4 4.7 5.2 5.9 7.7 15.2 19.6 21.7 21.3 18.5 11.4 8.1 4.5 4.4 4.4 5.6
21 sept-14h 5.1 5.1 5.4 5.7 6.3 6.7 11.1 17.0 21.3 23.2 22.5 17.3 14.2 8.3 5.2 5.1 6.2
21 sept-15h 5.4 5.4 5.6 5.9 6.3 6.6 8.1 13.2 19.1 23.0 24.3 21.5 19.0 13.3 7.4 5.4 6.3
Tableau IV :
Ecart virtuel de température en K
Parois opaques verticales de faible inertie, construction légère et teinte moyenne.
Date et ORIENTATIONS
heure N N/NE NE E/NE E E/SE SE S/SE S S/SO SO O/SO O O/NO NO N/NO ombre
21 juin –8 h -1.4 -1.3 -0.9 -0.6 -0.6 -0.6 -1.0 -1.3 -1.3 -0.9 -0.2 -0.2 0.2 0 -0.4 -1.1 -2.0
21 juin –9 h -1.6 -1.0 -0.3 0 0 0 -0.9 -1.7 -1.9 -1.5 -1.0 -0.5 -0.5 -0.7 -1.1 -1.7 -2.5
21 juin–17h 2.2 3.6 5.4 7.2 8.3 8.6 8.3 7.3 6.3 5.8 5.5 4.7 4.2 3.5 2.6 0.2 2.1
21 juin–18h 3.1 4.2 5.8 7.4 8.3 8.7 8.5 7.8 7.4 7.6 7.7 7.1 6.6 5.5 4.2 3.1 3.1
21 juil –13h 0.6 2.4 4.9 6.9 7.9 8.0 6.4 4.2 2.0 1.0 0.9 0.9 0.9 0.8 0.5 0.3 0.1
21 aout-9h -0.6 -0.23 0.2 0.6 0.8 0.9 0.7 0.4 0.3 0.6 0.9 0.9 0.8 0.4 0 -0.4 -0.7
21 aout-16h 2.4 3.2 5.0 7.2 9.1 10.1 11.0 10.5 9.0 7.3 5.9 4.3 3.7 3.0 2.6 2.4 2.9
21 sept-10h -4.3 -4.1 -3.4 -2.8 -2.4 -2.2 -2.1 -2.3 -2.5 -2.7 -2.7 -3.0 -3.2 -3.6 -3.9 -4.2 -4.2
21 sept-11h -4.4 -4.1 -2.9 -1.8 -1.0 -0.7 -0.7 -1.3 -2.1 -2.9 -3.0 -3.3 -3.4 -3.7 -4.1 -4.3 -4.2
21 sept-13h -3.7 -3.4 -1.8 0.3 2.3 3.0 3.5 2.5 0.8 -1.2 -2.3 -2.8 -3.0 -3.2 -3.5 -3.6 -3.5
21 sept-14h -3.0 -2.7 -1.1 1.1 3.5 4.6 5.7 4.9 3.1 0.7 -0.9 -2.1 -2.3 -2.6 -2.8 -2.9 -2.5
21 sept-15h -2.1 -1.8 -0.4 1.8 4.3 5.6 7.4 7.1 5.5 3.1 1.0 -0.8 -1.3 -1.7 -1.9 -2.1 -1.5
Tableau V :
Ecart virtuel de température en K.
Parois opaques verticales de teinte moyenne, de construction traditionnelle.
réelle
Date
Terrasses
ensoleillées
Terrasses non
ensoleillées
21 juin –8 h 4.5 -2.3
21 juin –9 h 3.6 -2.4
21 juin–17h 3.9 -3.2
21 juin–18h 4.6 -3.1
21 juil –13h 4.6 -1.1
21 aout-9h 3.7 -1.7
21 aout-16h -0.1 -1.5
21 sept-10h -0.4 -4.2
21 sept-11h -0.8 -4.4
21 sept-13h -0.9 -4.7
21 sept-14h -0.9 -4.8
21 sept-15h -0.8 -4.8
Tableau VI :
Ecart virtuel de température en K.
Parois opaques horizontales de teinte moyenne.
Parois opaques
Type Nature
α
Construction avec bonne isolation 0.7
Construction courante 1.0
Verticales
Construction ancienne peu isolée 1.3
Construction avec bonne isolation 0.6
Construction courante 1.0
horizontales
Construction ancienne (toiture) 2.0
Tableau VII : coefficient de correction des parois opaques.
Exemple :
la boutique ( figure 1) est composée de :
un mur sud en brique creuse de 10 cm avec 2 endroits de 1 cm, K = 2.3W/m²K,
un mur Nord en béton de 20 cm avec 2 enduits de 1 cm, K = 2.3W/m²K,
une allège Ouest en brique creuse de 10 cm avec 2 endroits de 1 cm, K =
2.3W/m²K, S=3.2 m²
calcul des apports du mur sud :
Surface S: 10 x (2.70 + 0.40) = 31 m²
Construction courante : α = 1 (tableau VII)
Le mur sud peut être classé comme construction légère, l’écart virtuel de
température est donné tableau IV :
L’écart virtuel de température à partir du tableau IV : Δθev = 8.1 K
Les apports à travers le mur sud sont :
Q = 2.3 x 31 x 8.1 x 1 = 577 W
calcul des apports du mur nord :
Surface S: 10 x (2.70 + 1.40) = 41 m²
Construction courante : α = 1.3 (tableau VII)
Le mur nord peut être classé comme construction traditionnelle, l’écart virtuel de
température est donné tableau V :
L’écart virtuel de température à partir du tableau V : Δθev = 2.2 K
Les apports à travers le mur sud sont :
Q = 2.9 x 41 x 2.2 x 1.3 = 340 W
Les apports à travers l’allège ouest sont :
Q = 2.3 x 3.2 x 24.1 x 1 = 177w
Les apports à travers le mur est sont :
Q = 2.3 x 9.3 x 7.3 x 1 = 156 W
calcul des apports par la terrasse :
elle est composée de
une partie horizontale en béton copeaux de bois de 10 cm avec 2 enduits
de 1 cm,
K = 0.52W/m²K, S=9 m² ,
une partie inclinée, K = 0.97W/m² K, S = 50 m²
La terrasse est toujours ensoleillée.
L’écart virtuel de température à partir du tableau une partie VI : Δθev = 3.6 K
Apports par la terrasse en béton :
celle-ci est d’une construction courante, donc α = 1
Q = 0.52 x 9 x 3.6 x 1 = 17 W
Apports par toiture :
celle-ci est d’une construction courante, donc α = 1 (tableau VII)
L’écart virtuel de température est identique à celui de la terrasse en béton, soit
: Δθev = 3.6 K
K
En
W/m²
Δθev α
En K
S en m²
K
En W/m² α
Δθev
En K
S en m²
K
En
W/m²
Δθev α
S en m² En K
Δθev α
En K
K en W/m².K S en m²
Apports :
Q = 0.97 x 50 x 3.6 x 1 = 175 W
Calcul des apports pour séparatif entre la boutique et la terrasse:
La réserve n’est pas climatisée, il faut donc déterminer sa température intérieure.
En régime stable, la somme des apports et des déperditions est nulle.
ΣA(ti) + ΣD(ti) = 0
Il est alors de déterminer ti dans cette équation.
Remarques : la température ti est déterminer pour le 21 juin à 17 heures, date
et heure du maximum d’apports pour le vitrage de la boutique.
Pour déterminer la température intérieure ti de la réserve, il faut calculer les
apports par condition, par les vitrages, éventuellement par l’éclairage, les
équipements et les occupants.
Il faut également déterminer les déperditions par la paroi séparative entre le local
climatisé et le local non climatisé.
Calcul des apports :
Δθev α
En K
K en W/m².K S en m²
mûr nord : K = 2.9 W/m² K S = 12.3 m²
A1 = 2.9 x 12.3 x (28.3 – ti )
A1 = 1 009,461-3567 ti
mûr Sud : K = 2,3 W/m² K S = 7,1 m²
A2 = 2,3 x 7,1 x (28.3 – ti )
A2 = 462,139 –16,33 ti
Le tableau il donne des charges surfaciques de 140 W/m² K
A 5 =140 x 4.5 = 360 W
Calcul des déperditions
Les apports par la paroi séparative dans la boutique sont donc :
porte sud : K = 3,5 W/m² K S = 2,2 m²
A’2 = 3,5 x 2,2 x (28.3 – ti )
A’2 = 217,91 – 7,7 ti
mûr est : K = 2,3 W/m² K S = 13 m²
A3 = 2,3 x 13 x (28.3 – ti )
A3 = 846,17 – 29,9 ti
toiture : K = 0,97 W/m² K S = 15 m²
A4 = 0,97 x 15 x (28.3 – ti )
A4= 411,765 – 14,55 ti
fenêtre : K = 2.9 W/m² K S = 12.3 m²
A1 = 2.9 x 12.3 x (28.3 – ti )
A1 = 1 009,461-3567 ti
paroi séparative : K = 2.,8 W/m² K S = 15,7 m²
D = 2,8 x 15,7 x (25 – ti )
D = 1 009 – 43.96 ti
porte séparative: K = 3.5 W/m² K S = 1.76 m²
D = 3.5 x 1.76 x (25 – ti )
D = 154 – 6.16 ti
En régime stable: ΣA( ti) + ΣD( ti) = 0
Soit A1+A2+A2’ A3+A4+A5+A5+D +D’= 0
4 830.445 – 154.27 ti = 0
ti = 31.3 °C
paroi séparative : K = 2.,8 W/m² K S = 15,7 m²
A = 2,8 x 15,7 x (31.3 – 25 )= 277 W
porte séparative: K = 3.5 W/m² K S = 1.76 m²
A’ = 3.5 x 1.76 x (31.3– 25 )
Apports total par la paroi séparative y compris la porte :
Atot = 316 W
3- APPORTS PAR RENOUVELLEMENT D’AIR
Il peut s’agir de l’air extérieur admis par une infiltration ou introduit volontairement
en fonction du nombre d’occupants et de la nature du local(VMC).
Cet air extérieur humide provoque des variations de températures et d’humidité
dans le local, qui sont autant de charges à prendre en compte par le climatiseur.
Ces variations dépendantes du débit d’air introduit ( tableau IX)
Débit minimum d’air neuf en
m²/h par occupant
Désignation des locaux Sans
fumeurs
Avec
fumeurs
Taux
d’occupation
m² par
personne
Locaux d’enseignement :
Classes, salles d’études, laboratoires, écoles
maternelles, élémentaires et collèges.
15
18 25 4.5
1.5
Locaux d’hébergement :
Chambres collectives, dortoirs, salles de
repos
25 4 18
Bureaux et locaux assimilés :
Locaux d’accueil, bibliothèque, bureaux de
poste, banques.
18 25 10
Locaux de réunions :
Salles de réunions, de spectacle, de culte,
clubs, foyers.
18 30 3.5
Locaux de vente :
Boutique, supermarchés. 22 30 12
Locaux de restauration :
Cafés, bars, restaurants, cantines, salles à
manger
22 30 2
Locaux à usage sportif :
Par sportif : piscine, autres locaux
Par spectateur
22
25
18
30
30
10
1.2
Tableau IX : renouvellement d’air en m3 /h
Les apports de chaleur sensible sont données par la relation
Asens = 3.3.10-4.qv.cp.(te-ti)
Avec As : apports sensibles en W
qv : Débit d’air sec d’infiltration
cp : capacité thermique de l’air en J/Kg°C
te : température extérieure d’air sec en °C
ti : température intérieure du local climatisé en °C
le tableau X donne pour 3 sites suivants la date et l’heure, la valeur du terme E
E= 3,3.10-4.cp.(te-ti)
La teneur en humidité de l’air extérieur est relativement constante et ne dépend
que de la zone climatique Par contre la teneur en humidité de l’air intérieur doit
être déterminée à partir du diagramme de l’air humide connaissant la température
intérieure et l’humidité relative du local climatisé.
Exemple :
La boutique contient 6 personnes, le débit minimum d’air neuf est de 30 m3 /h par
personne.
Le débit d’air introduit est donc de :
qv = 30 x 6 = 180 m3 /h
La boutique est située dans la région parisienne.
On obtient E = 11 ( tableau X)
Soit des apports sensibles de :
Asens = 180 x 1.1 = 198 W
qv E
La teneur en humidité l’été pour la région casa est
rs
e =10g g/kgas
la boutique est climatisée à 25°C avec une humidité relative de 60%
D’après le diagramme de l’air humide, on obtient :
rs
i =0.012 kg/kgas
les apports latents sont donc de :
Alat = 833.3 x 180 x (0.010 0.012) = - 300 W
Les apports totaux sont :
Atot = 198 - 300 = - 102 W
4- APPORTS PAR LES OCCUPANTS
L’homme peut être assimilé à un générateur thermique dont la puissance, fonction
de son activité, est assurée par la combustion lente des aliments. Une partie de
l’énergie produite est utilisée pour maintenir la température intérieure du corps à un
niveau constant, l’autre partie est dissipée dans le milieu ambiant sous forme de
chaleur.
Le maintien du corps à une température de 37 °C est donc subordonné à un
équilibre entre la production de chaleur du corps et augmentation avec son activité.
Pour un degré hygrométrique moyen (40 à 70 d’humidité relative), la réportion entre
apports sensibles et apports latents est fonction de la température sèche du local.
Lorsque la température de l’air augmente, les échanges sensibles diminuent et las
apports latents augmentent.
Le tableau XI donne, pour différentes activités, les valeurs du métabolisme humain et
sa répartition en chaleur sensible et latente en fonction de la température ambiante.
Ces valeurs correspondent à la quantité moyenne de chaleur et d’humidité dégagée
par un homme adulte.
Température ambiante
21°C 23°C 25°C 27°C
activité Sensible latente Sensible latente Sensible latente Sensible latente
Assis, au repos 79 31 73 37 67 43 59 51
Debout, au repos 86 39 78 47 70 55 61 64
Activité modérée
(ex : bureau, couture) 91 59 82 68 72 78 62 88
Activité moyenne
(Vendeur debout) 95 80 84 92 73 102 62 110
Activité importance
(vendeur debout) 104 96 90 110 75 125 63 137
Tableau XI :
Métabolisme humain. Valeurs exprimées en Watts.
Minorations : pour les femmes : 20% et pour les enfants : 20 à 40% selon l’âge.
Exemple :
Dans la boutique se trouvent six personnes dont une vendeuse est :
Les apports sensibles et latents dûs à la vendeuse sont :
Apports sensibles :
Asens = 73 – (0.2 x 73) = 58 W
Apports latents :
Alat = 102 – (0.2 x 102) = 82 W
Apports totaux :
Atot = 58 + 82 = 140 W
Les apports sensibles et latents dûs aux clients ( 4 femmes et 1 homme) sont
Apports sensibles :
Asens = 70 + [ 4 x (70 – (0.2 x 70))] = 294 W
Apports latents :
Alat = 55 + [ 4 x (55 – (0.2 x 55))] = 231 W
Apports totaux :
Atot = 294 + 231 = 525 W
5- APPORTS PAR L’ECLAIRAGE ET LES EQUIPEMENTS
Les apports par l’éclairage et par les équipements de bureau ( ordinateur,
imprimantes….. ) sont relativement importants, toute l’énergie électrique est
effectivement transformée en chaleur. Les charges dues aux équipements
correspondent aux puissances électriques des appareils (tableau XII) ou puissance
installée pour l’éclairage.
Remarque : lorsque l’éclairage est réalisé à partir de tubes fluorescents (éclairage
des bureaux), la charges surfaciques est d’environ 10 W/m².
Par contre, pour les boutiques ou l’éclairage est réalisé à partir de spots halogènes
très basse tension, la charge surfacique est de 50 W/m².
apports
Type d’appareil
puissance Sensible latente
Durée de fonctionnement
Fer à repasser 500 220 280 60
Appareil radio 40 40 - 60
1000 1000 - 60 Radiateur électrique
2000 2000 - 60
Moulin à café 500 180 70 30
Machine à café 3000 1100 400 30
Grille-pain 500 200 50 30
500 170 80 30 Sèche-cheveux
1000 340 160 30
500 110 140 30 Plaque chauffante
1000 230 270 30
Gril électrique 300 1200 300 30
Appareil à friser 1500 400 100 20
Stérilisation 1000 170 330 30
Tableau XII :
Apports par processus.
Valeurs exprimées en Watts pour les puissances et les apports, en minutes pour la durée de
fonctionnement.
Exemple
La boutique est éclairée à partir de spots halogènes TBT.
Les apports par l’éclairage sont :
A = 50 x 59 = 2 950W
W/m² m²
6- IMPORTANCE DES PROTECTIONS SOLAIRES
Le rayonnement solaire à travers un vitrage peut ou mois réduit en prévoyant une
protection solaire. Ce qui permet de diminuer en conséquence les gains externes
par ensoleillement et surtout la charge frigorifique de pointe à prévoir.
Les dispositifs de protection solaire les plus intéressants du point de vue énergétique
sont ceux du type mobile, par exemple stores à lamelles orientables, qui vont
présenter en été un facteur de transmittance optimal, mais laisser passer
suffisamment de lumière pour ne pas nécessiter la mise en marche de l’éclairage en
période l’énergie solaire, qui, dans certains cas peut constituer un apport très
important donc permettre la réduction du chauffage.
Du point de vue énergique, la fenêtre optimale présente les caractéristiques
suivantes :
Une protection mobile placée de préférence à l’extérieur pour l’été,
Un vitrage isolant( double vitrage) laissant passer un maximum de lumière naturelle
pour ne pas être obligé d’utiliser l’éclairage artificiel.
Remarque : les protections solaires extérieures sont plus efficaces parce que, d’une
part, la chaleur réfléchie est renvoyée avant de pénétrer dans le local, et que d’autre
part, la chaleur absorbée est dissipée dans le local et une partie de la chaleur est
absorbée à son passage à travers la vitre.
Dans la méthode expliquée précédemment, lorsqu’un vitrage est équipé d’une
protection extérieure, il est considéré comme étant à l’ombre.
Nous allons rependre le calcul des charges de la boutique, en appliquant un store
extérieur sur la vitrine Ouest.
Le tableau I donne les charges maximales pour orientation « ombre » le 21 juillet à
13 heures.
7- RECAPITULATIF
Les résultats et calculs sont regroupés sur une feuille de calcul.
BORDEREAU DE CALCUL DES CHARGES DE CLIMATISATION
Maximum (tableau I)
orientation OUEST OMBRE
Date et heure
21 juin – 17 heures
21 juillet – 13 heures
Vitrages (tableau II et III)
Charges surfaciques
en w/m2
Charges sensibles
Orientation en w
21/06 21/07
Surface
en m2
Coefficient
De correction 21/06 21/07
Ouest 526 150 18,4 0,96 9291 2650
Parois opaques (tableau IV à VII)
Δθev En K Charges sensibles en W
Orientation
K en
W/m² . K
Surface
en m² 21/06 21/07
Coefficient
de
correction
21/06 21/07
Sud
Nord
Ouest
Est
Terrasse
béton
Toiture
2.3
2.9
2.3
2.3
0.52
0.97
31.0
41.0
3.2
9.3
9.0
50.0
8.1
2.2
24.1
7.3
3.6
3.6
18.3
0.6
11.9
10.1
4.6
4.6
1
1.3
1
1
1
1
577
340
177
156
17
175
1 305
93
88
216
21
223
PAROIS INT2RIEUR(tableau VII I)
K enW/m².K S en m2 Ti en °C Charges sensibles
Désignation en w
21/06 21/07 21/06 21/07 21/06 21/07
Paroi
Porte
2.8
3.5
15.70
1.76
31.3
31.3
35
35
277
39
440
62
Renouvellement d’air (tableau IX et X, figure 2 )
E
Charges
sensibles
qv x E enW
Charges
latentes 833.3
qv (rs
e – rs
e) en
W
Charges
sensibles
en w
Débit
qv en
m3 /h
21/06 21/07
(rs
e – rs
i)
en kg/kgas
21/06 21/07 21/07 21/06 21/07
180 1,1 1,7 -0,002 198 306 -300 -102 6
Occupants (tableau XI )
Nombre d’occupants Charges sensibles en
W Charges latentes en W Charges totales en W
1 vendeuse
5 clients
58
294
82
231
140
525
Eclairage et équipements (tableau XII )
Surface en m² Charges surfaciques en W/m² Charges sensibles en W
59 50 2950
Charges totales
Charges sensibles en W Charges totales en W
21/06 21/07
Charges latentes en W
21/06 21/07
14 549 8 706 13 14 562 8719
Si la vitrine est équipée d’un store, le bilan total est de 8 719 W alors qu’il était de 14
562 W sans store, soit 40% d’économie sur le bilan.
L’intérêt des stores extérieures est ici incontestable tant du point de vue des apports
que du confort.
Avant de climatiser un local, il est bon de voir les améliorations qui peuvent être
réaliser sur le bâtiment.
BILAN FRIGORIFIQUE SIMPLIFIE
Client : Date : N° de projet
Téléphone Nature du local :
Adresse
Validité du calcul : rafraîchissement de 8°C / Extérieur 35°C BS – Intérieur 27C BC
CHARGES THERMIQUES PARAMETRES X FACTUR = PUISSANCE
A l’ombre m2 x 50 =
Ensoleillés sans stores extérieurs m2 x 180 =
Ensoleillés avec stores intérieurs m2 x 135 = VITRAGES
Ensoleillés avec stores extérieurs m2 x 90 =
Ensoleillés, isolés m2 x 9 =
Ensoleillés, non isolés m2 x 23 =
MURS EXTERIEURS Non ensoleillés, isolés m2 x 7 =
Non ensoleillés, non isolés m2 x 12 =
PAROIS INTERIEURS* m2
x 10 =
isolé m2 x 5 =
Non isolé m2 x 12 =
PLAFOND OU TOIT* Sous toit isolé m2 x 10 =
Sous toit non isolé m2 x 24 =
isolé m2 x 7 =
PLANCHER* Non isolé m2 x 10 =
RENOUVELLEMENT D’ AIR m3/h
x 4,5 =
OCCUPANT Pers
X 144 =
APPAREILS ELECTRIQUES, ECLAIRAGES, en
fonctionnement
W
x 1 =
PUISSANCE FRIGORIFIQUE A INSTALLER : W
* : A ne pas prendre en compte si ces parois sont contiguëes à des espaces climatisés
ce type de bilan thermique approché s’applique uniquement pour « du confort »
du moment considéré et de l’orientation du vitrage par rapport rayonnement incident.
Lorsque le flux solaire atteint le vitrage, une partie est réfléchie, une autre est
transmise, le reste est absorbé.
Les apports à travers les vitrages sont de loin les plus importants. Ils représentent 0
à 80% des apports totaux.
C’est pourquoi, pour simplifier les calculs de charge en climatisation, on va
déterminer à partir des apports à travers les vitrages, la date et l’heure ou ces
apports sont maximum. Les autres apports seront calculés pour cette date et cette
heure
L’heure et date ou les apports par les vitrages sont maximum, sont déterminées à
partir du tableau I
Date et ORIENTATIONS
heure N N/NE NE E/NE E E/SE SE S/SE S S/SO SO O/SO O O/NO NO N/NO ombre
21 juin –8 h 61 173 325 422 455 442 316 163 52 47 52 56 56 54 51 46 47
21 juin –9 h 76 134 278 402 462 457 376 242 108 71 71 75 75 73 70 66 72
21 juin– 17
h 116 105 118 131 140 142 141 135 144 235 392 516 526 490 391 248 102
21 juin– 18
h 137 87 96 107 115 117 115 109 114 163 308 452 474 462 390 270 81
21 juil –13h 128 143 170 200 226 238 266 308 338 344 323 243 204 146 132 127 150
21 août-9h 77 86 199 353 451 476 440 334 183 77 70 71 70 67 63 60 74
21 août-16h 105 108 121 138 156 164 182 197 266 412 507 533 505 410 271 132 121
21 sept-10h 48 51 84 198 364 431 503 391 349 193 71 57 56 53 50 48 71
21 sept-11h 65 68 91 146 274 363 504 510 440 315 171 75 72 69 67 65 93
21 sept-13h 84 85 100 130 171 201 354 474 520 496 419 242 166 91 85 84 114
21 sept-14h 85 86 98 122 155 176 250 392 500 535 507 371 296 151 89 85 114
21 sept-15h 81 82 91 111 137 153 203 286 438 527 551 468 404 259 113 82 105
Tableau I :
Détermination du maximum de charges surfaciques en W/m²
Apports par ensoleillement et par conduction
Vitrage simple sans protection latitude 45 °N
Un vitrage équipé d’un store extérieur est assimilé à l’ombre.
Exemple:
Considérons la boutique (figure 1) à climatiser. La vitrine, en glace claire de 10 mm,
est orientée à l’Ouest les apports sont maximums le 21 juin à 17 heures.
Les apports seront donc calculés pour le 21 juin à 17 heures
LE CALCUL DES CHARGES DE CLIMATISATION
Figure 1
Les apports par les vitrages sont obtenus en pondérant les charges surfaciques
(tableau II) pat la surface du vitrage et par un éventuel coefficient de correction de
vitrage (tableau III).
ORIENTATIONS
Date et
heure N N/NE NE E/NE E E/SE SE S/SE S S/SO SO O/SO O O/NO NO N/NO ombre
21 juin –8 h 61 173 325 422 455 442 316 163 52 47 52 56 56 54 51 46 47
21 juin –9 h 76 134 278 402 462 457 376 242 108 71 71 75 75 73 70 66 72
21 juin–17h 116 105 118 131 140 142 141 135 144 235 392 516 526 490 391 248 102
21 juin–18h 137 87 96 107 115 117 115 109 114 163 308 452 474 462 390 270 81
21 juil –13h 128 143 170 200 226 238 266 308 338 344 323 243 204 146 132 127 150
21 aout-9h 77 86 199 353 451 476 440 334 183 77 70 71 70 67 63 60 74
21 aout-16h 105 108 121 138 156 164 182 197 266 412 507 533 505 410 271 132 121
21 sept-10h 48 51 84 198 364 431 503 391 349 193 71 57 56 53 50 48 71
21 sept-11h 65 68 91 146 274 363 504 510 440 315 171 75 72 69 67 65 93
21 sept-13h 84 85 100 130 171 201 354 474 520 496 419 242 166 91 85 84 114
21 sept-14h 85 86 98 122 155 176 250 392 500 535 507 371 296 151 89 85 114
21 sept-15h 81 82 91 111 137 153 203 286 438 527 551 468 404 259 113 82 105
Tableau II : charges dues aux apports à travers les vitrages au moment du
maximum, sur les autres orientations en W/m²
Vitrage simple sans protections, latitude 45°N
Vitrage simple anti solaire bronze 6 mm 0.77
Vitrage simple anti solaire bronze 10 mm 0.69
Glace claire 6 mm 0.99
Glace claire 10 mm 0.96
athermic 6 mm 0.57
Athermic 10 mm0.52
Double vitrage glace claire intérieur
glace claire intérieur
6 mm
6 mm
0.87
Store intérieur
Pavés de verre
0.60
0.65
Tableau III : coefficients de correction pour divers vitrages
Reprenons l’exemple de la boutique ( figure 1)
Le vitrage orienté ouest est en glace claire de 10 mm
Surface du vitrage :
S = (2.70 – 0.40) x 8 = 18.4 m²
Les apports par le vitrage Ouest sont donc de :
A = 18.4 x 526 x 0.96 = 9 291 W
Remarque: le coefficient de correction pour store intérieur ne doit pas être appliqué en
plus d’un coefficient de correction de vitrage.
Par exemple, pour un vitrage en glace claire de 10 mm avec store intérieur on
applique uniquement le coefficient de correction du store intérieur soit 0.6.
2. APPORTS A TRAVERS LES PAROIS OPAQUES
En été, les apports calorifiques résultent non seulement de la différence entre les
températures de l’air à l’extérieur et à l’intérieur des locaux climatisés, mais aussi du
fait que les locaux extérieurs sont soumis au rayonnement solaire. Les apports
calorifiques dans les locaux climatisés sont donc plus importants en raison de
l’absorption et de l’emmagasinement de la chaleur par les parois extérieures.
Lorsqu’un flux solaire atteint une paroi extérieure, une partie du flux est réfléchie, une
autre partie est absorbée, ce qui a pour effet d’élever la température de la paroi. On
est donc amené à définir une température fictive appelée température extérieure
virtuelle ( θev) qui tient compte de l’élévation de température de la paroi sous l’effet
de l’ensoleillement.
Les tableaux IV, V et VI nous donnent pour 2 types de parois verticales selon
l’orientation et pour les parois horizontales, l’écart virtuel de température, différence
entre la température intérieure du local à climatiser et la température extérieure.
Δθev = θev - ti
Remarque : la température intérieure du local climatisé est prise égale à 25°C.
Si la température du local à climatiser est différente de 25 °C, il faut rajouter à la
valeur de Δθev lue dans le tableau, la différence entre 25 °C et la température
intérieure.
Δθev = θev + (25-ti )
Surface
en m²
Charges
Surfaciques
En W/m²
Coefficient de
correction
( tableau III)
tableau
Les charges dues aux apports à travers les parois opaques sont égales au
coefficient de transmission K de la paroi considérée, multiplié par la surface et par
l’écart virtuel de température correspondant :
Q = K. S. Δθev . α
Avec Q : apports par conduction en W
K : coefficient de transmission en W/m² K,
S : surface en m²
Δθev : écart virtuel de température en K( tableau IV à VI)
α : coefficient de correction de parois (tableau VII)
Remarque : le calcul du coefficient K s’effectue suivant le DTU « règles de calcul des
caractéristiques thermiques utiles des parois de construction de base des
bâtiments ».
Date et ORIENTATIONS
heure N N/NE NE E/NE E E/SE SE S/SE S S/SO SO O/SO O O/NO NO N/NO ombre
21 juin –8 h -1.1 4.6 10.0 13.6 14.7 14.2 9.2 3.7 -1.6 -2.3 -2.2 -2.1 -2.1 -2.2 -2.2 -2.3 -2.2
21 juin –9 h -0.4 3.2 9.0 13.3 15.5 15.6 12.4 7.6 1.9 -0.6 -0.7 -0.6 -.06 -0.7 -0.7 -0.8 -0.40.4
21 juin–17h 8.1 6.8 7.0 7.2 7.3 7.4 7.4 7.4 8.1 13.3 18.8 23.6 24.1 22.9 19.2 13.8 6.9
21 juin–18h 8.8 5.7 5.8 6.0 6.1 6.1 6.1 6.1 6.3 9.3 14.8 20.4 21.3 21.2 18.6 14.2 5.6
21 juil –13h 8.4 8.7 9.1 9.7 10.1 11.1 14.3 16.8 18.3 18.5 17.4 13.8 11.9 9.6 8.5 8.3 9.3
21 aout-9h 0.6 2.2 8.1 13.5 17.0 17.9 16.4 12.3 6.6 1.5 0.7 0.7 0.7 0.7 0.6 0.6 1.1
21 aout-16h 8.8 8.9 9.1 9.4 9.6 9.8 10.1 10.9 15.7 21.2 25.1 26.4 25.4 21.8 16.4 10.6 9.4
21 sept-10h -0.8 -0.7 1.0 6.9 12.8 15.2 17.7 16.0 11.7 5.7 0.3 -0.7 -0.7 -0.8 -0.8 -0.8 0
21 sept-11h 1.2 1.3 1.8 4.5 10.7 13.8 18.8 19.1 16.7 12.0 6.1 1.4 1.3 1.3 1.2 1.2 2.3
21 sept-13h 4.4 4.4 4.7 5.2 5.9 7.7 15.2 19.6 21.7 21.3 18.5 11.4 8.1 4.5 4.4 4.4 5.6
21 sept-14h 5.1 5.1 5.4 5.7 6.3 6.7 11.1 17.0 21.3 23.2 22.5 17.3 14.2 8.3 5.2 5.1 6.2
21 sept-15h 5.4 5.4 5.6 5.9 6.3 6.6 8.1 13.2 19.1 23.0 24.3 21.5 19.0 13.3 7.4 5.4 6.3
Tableau IV :
Ecart virtuel de température en K
Parois opaques verticales de faible inertie, construction légère et teinte moyenne.
Date et ORIENTATIONS
heure N N/NE NE E/NE E E/SE SE S/SE S S/SO SO O/SO O O/NO NO N/NO ombre
21 juin –8 h -1.4 -1.3 -0.9 -0.6 -0.6 -0.6 -1.0 -1.3 -1.3 -0.9 -0.2 -0.2 0.2 0 -0.4 -1.1 -2.0
21 juin –9 h -1.6 -1.0 -0.3 0 0 0 -0.9 -1.7 -1.9 -1.5 -1.0 -0.5 -0.5 -0.7 -1.1 -1.7 -2.5
21 juin–17h 2.2 3.6 5.4 7.2 8.3 8.6 8.3 7.3 6.3 5.8 5.5 4.7 4.2 3.5 2.6 0.2 2.1
21 juin–18h 3.1 4.2 5.8 7.4 8.3 8.7 8.5 7.8 7.4 7.6 7.7 7.1 6.6 5.5 4.2 3.1 3.1
21 juil –13h 0.6 2.4 4.9 6.9 7.9 8.0 6.4 4.2 2.0 1.0 0.9 0.9 0.9 0.8 0.5 0.3 0.1
21 aout-9h -0.6 -0.23 0.2 0.6 0.8 0.9 0.7 0.4 0.3 0.6 0.9 0.9 0.8 0.4 0 -0.4 -0.7
21 aout-16h 2.4 3.2 5.0 7.2 9.1 10.1 11.0 10.5 9.0 7.3 5.9 4.3 3.7 3.0 2.6 2.4 2.9
21 sept-10h -4.3 -4.1 -3.4 -2.8 -2.4 -2.2 -2.1 -2.3 -2.5 -2.7 -2.7 -3.0 -3.2 -3.6 -3.9 -4.2 -4.2
21 sept-11h -4.4 -4.1 -2.9 -1.8 -1.0 -0.7 -0.7 -1.3 -2.1 -2.9 -3.0 -3.3 -3.4 -3.7 -4.1 -4.3 -4.2
21 sept-13h -3.7 -3.4 -1.8 0.3 2.3 3.0 3.5 2.5 0.8 -1.2 -2.3 -2.8 -3.0 -3.2 -3.5 -3.6 -3.5
21 sept-14h -3.0 -2.7 -1.1 1.1 3.5 4.6 5.7 4.9 3.1 0.7 -0.9 -2.1 -2.3 -2.6 -2.8 -2.9 -2.5
21 sept-15h -2.1 -1.8 -0.4 1.8 4.3 5.6 7.4 7.1 5.5 3.1 1.0 -0.8 -1.3 -1.7 -1.9 -2.1 -1.5
Tableau V :
Ecart virtuel de température en K.
Parois opaques verticales de teinte moyenne, de construction traditionnelle.
réelle
Date
Terrasses
ensoleillées
Terrasses non
ensoleillées
21 juin –8 h 4.5 -2.3
21 juin –9 h 3.6 -2.4
21 juin–17h 3.9 -3.2
21 juin–18h 4.6 -3.1
21 juil –13h 4.6 -1.1
21 aout-9h 3.7 -1.7
21 aout-16h -0.1 -1.5
21 sept-10h -0.4 -4.2
21 sept-11h -0.8 -4.4
21 sept-13h -0.9 -4.7
21 sept-14h -0.9 -4.8
21 sept-15h -0.8 -4.8
Tableau VI :
Ecart virtuel de température en K.
Parois opaques horizontales de teinte moyenne.
Parois opaques
Type Nature
α
Construction avec bonne isolation 0.7
Construction courante 1.0
Verticales
Construction ancienne peu isolée 1.3
Construction avec bonne isolation 0.6
Construction courante 1.0
horizontales
Construction ancienne (toiture) 2.0
Tableau VII : coefficient de correction des parois opaques.
Exemple :
la boutique ( figure 1) est composée de :
un mur sud en brique creuse de 10 cm avec 2 endroits de 1 cm, K = 2.3W/m²K,
un mur Nord en béton de 20 cm avec 2 enduits de 1 cm, K = 2.3W/m²K,
une allège Ouest en brique creuse de 10 cm avec 2 endroits de 1 cm, K =
2.3W/m²K, S=3.2 m²
calcul des apports du mur sud :
Surface S: 10 x (2.70 + 0.40) = 31 m²
Construction courante : α = 1 (tableau VII)
Le mur sud peut être classé comme construction légère, l’écart virtuel de
température est donné tableau IV :
L’écart virtuel de température à partir du tableau IV : Δθev = 8.1 K
Les apports à travers le mur sud sont :
Q = 2.3 x 31 x 8.1 x 1 = 577 W
calcul des apports du mur nord :
Surface S: 10 x (2.70 + 1.40) = 41 m²
Construction courante : α = 1.3 (tableau VII)
Le mur nord peut être classé comme construction traditionnelle, l’écart virtuel de
température est donné tableau V :
L’écart virtuel de température à partir du tableau V : Δθev = 2.2 K
Les apports à travers le mur sud sont :
Q = 2.9 x 41 x 2.2 x 1.3 = 340 W
Les apports à travers l’allège ouest sont :
Q = 2.3 x 3.2 x 24.1 x 1 = 177w
Les apports à travers le mur est sont :
Q = 2.3 x 9.3 x 7.3 x 1 = 156 W
calcul des apports par la terrasse :
elle est composée de
une partie horizontale en béton copeaux de bois de 10 cm avec 2 enduits
de 1 cm,
K = 0.52W/m²K, S=9 m² ,
une partie inclinée, K = 0.97W/m² K, S = 50 m²
La terrasse est toujours ensoleillée.
L’écart virtuel de température à partir du tableau une partie VI : Δθev = 3.6 K
Apports par la terrasse en béton :
celle-ci est d’une construction courante, donc α = 1
Q = 0.52 x 9 x 3.6 x 1 = 17 W
Apports par toiture :
celle-ci est d’une construction courante, donc α = 1 (tableau VII)
L’écart virtuel de température est identique à celui de la terrasse en béton, soit
: Δθev = 3.6 K
K
En
W/m²
Δθev α
En K
S en m²
K
En W/m² α
Δθev
En K
S en m²
K
En
W/m²
Δθev α
S en m² En K
Δθev α
En K
K en W/m².K S en m²
Apports :
Q = 0.97 x 50 x 3.6 x 1 = 175 W
Calcul des apports pour séparatif entre la boutique et la terrasse:
La réserve n’est pas climatisée, il faut donc déterminer sa température intérieure.
En régime stable, la somme des apports et des déperditions est nulle.
ΣA(ti) + ΣD(ti) = 0
Il est alors de déterminer ti dans cette équation.
Remarques : la température ti est déterminer pour le 21 juin à 17 heures, date
et heure du maximum d’apports pour le vitrage de la boutique.
Pour déterminer la température intérieure ti de la réserve, il faut calculer les
apports par condition, par les vitrages, éventuellement par l’éclairage, les
équipements et les occupants.
Il faut également déterminer les déperditions par la paroi séparative entre le local
climatisé et le local non climatisé.
Calcul des apports :
Δθev α
En K
K en W/m².K S en m²
mûr nord : K = 2.9 W/m² K S = 12.3 m²
A1 = 2.9 x 12.3 x (28.3 – ti )
A1 = 1 009,461-3567 ti
mûr Sud : K = 2,3 W/m² K S = 7,1 m²
A2 = 2,3 x 7,1 x (28.3 – ti )
A2 = 462,139 –16,33 ti
Le tableau il donne des charges surfaciques de 140 W/m² K
A 5 =140 x 4.5 = 360 W
Calcul des déperditions
Les apports par la paroi séparative dans la boutique sont donc :
porte sud : K = 3,5 W/m² K S = 2,2 m²
A’2 = 3,5 x 2,2 x (28.3 – ti )
A’2 = 217,91 – 7,7 ti
mûr est : K = 2,3 W/m² K S = 13 m²
A3 = 2,3 x 13 x (28.3 – ti )
A3 = 846,17 – 29,9 ti
toiture : K = 0,97 W/m² K S = 15 m²
A4 = 0,97 x 15 x (28.3 – ti )
A4= 411,765 – 14,55 ti
fenêtre : K = 2.9 W/m² K S = 12.3 m²
A1 = 2.9 x 12.3 x (28.3 – ti )
A1 = 1 009,461-3567 ti
paroi séparative : K = 2.,8 W/m² K S = 15,7 m²
D = 2,8 x 15,7 x (25 – ti )
D = 1 009 – 43.96 ti
porte séparative: K = 3.5 W/m² K S = 1.76 m²
D = 3.5 x 1.76 x (25 – ti )
D = 154 – 6.16 ti
En régime stable: ΣA( ti) + ΣD( ti) = 0
Soit A1+A2+A2’ A3+A4+A5+A5+D +D’= 0
4 830.445 – 154.27 ti = 0
ti = 31.3 °C
paroi séparative : K = 2.,8 W/m² K S = 15,7 m²
A = 2,8 x 15,7 x (31.3 – 25 )= 277 W
porte séparative: K = 3.5 W/m² K S = 1.76 m²
A’ = 3.5 x 1.76 x (31.3– 25 )
Apports total par la paroi séparative y compris la porte :
Atot = 316 W
3- APPORTS PAR RENOUVELLEMENT D’AIR
Il peut s’agir de l’air extérieur admis par une infiltration ou introduit volontairement
en fonction du nombre d’occupants et de la nature du local(VMC).
Cet air extérieur humide provoque des variations de températures et d’humidité
dans le local, qui sont autant de charges à prendre en compte par le climatiseur.
Ces variations dépendantes du débit d’air introduit ( tableau IX)
Débit minimum d’air neuf en
m²/h par occupant
Désignation des locaux Sans
fumeurs
Avec
fumeurs
Taux
d’occupation
m² par
personne
Locaux d’enseignement :
Classes, salles d’études, laboratoires, écoles
maternelles, élémentaires et collèges.
15
18 25 4.5
1.5
Locaux d’hébergement :
Chambres collectives, dortoirs, salles de
repos
25 4 18
Bureaux et locaux assimilés :
Locaux d’accueil, bibliothèque, bureaux de
poste, banques.
18 25 10
Locaux de réunions :
Salles de réunions, de spectacle, de culte,
clubs, foyers.
18 30 3.5
Locaux de vente :
Boutique, supermarchés. 22 30 12
Locaux de restauration :
Cafés, bars, restaurants, cantines, salles à
manger
22 30 2
Locaux à usage sportif :
Par sportif : piscine, autres locaux
Par spectateur
22
25
18
30
30
10
1.2
Tableau IX : renouvellement d’air en m3 /h
Les apports de chaleur sensible sont données par la relation
Asens = 3.3.10-4.qv.cp.(te-ti)
Avec As : apports sensibles en W
qv : Débit d’air sec d’infiltration
cp : capacité thermique de l’air en J/Kg°C
te : température extérieure d’air sec en °C
ti : température intérieure du local climatisé en °C
le tableau X donne pour 3 sites suivants la date et l’heure, la valeur du terme E
E= 3,3.10-4.cp.(te-ti)
La teneur en humidité de l’air extérieur est relativement constante et ne dépend
que de la zone climatique Par contre la teneur en humidité de l’air intérieur doit
être déterminée à partir du diagramme de l’air humide connaissant la température
intérieure et l’humidité relative du local climatisé.
Exemple :
La boutique contient 6 personnes, le débit minimum d’air neuf est de 30 m3 /h par
personne.
Le débit d’air introduit est donc de :
qv = 30 x 6 = 180 m3 /h
La boutique est située dans la région parisienne.
On obtient E = 11 ( tableau X)
Soit des apports sensibles de :
Asens = 180 x 1.1 = 198 W
qv E
La teneur en humidité l’été pour la région casa est
rs
e =10g g/kgas
la boutique est climatisée à 25°C avec une humidité relative de 60%
D’après le diagramme de l’air humide, on obtient :
rs
i =0.012 kg/kgas
les apports latents sont donc de :
Alat = 833.3 x 180 x (0.010 0.012) = - 300 W
Les apports totaux sont :
Atot = 198 - 300 = - 102 W
4- APPORTS PAR LES OCCUPANTS
L’homme peut être assimilé à un générateur thermique dont la puissance, fonction
de son activité, est assurée par la combustion lente des aliments. Une partie de
l’énergie produite est utilisée pour maintenir la température intérieure du corps à un
niveau constant, l’autre partie est dissipée dans le milieu ambiant sous forme de
chaleur.
Le maintien du corps à une température de 37 °C est donc subordonné à un
équilibre entre la production de chaleur du corps et augmentation avec son activité.
Pour un degré hygrométrique moyen (40 à 70 d’humidité relative), la réportion entre
apports sensibles et apports latents est fonction de la température sèche du local.
Lorsque la température de l’air augmente, les échanges sensibles diminuent et las
apports latents augmentent.
Le tableau XI donne, pour différentes activités, les valeurs du métabolisme humain et
sa répartition en chaleur sensible et latente en fonction de la température ambiante.
Ces valeurs correspondent à la quantité moyenne de chaleur et d’humidité dégagée
par un homme adulte.
Température ambiante
21°C 23°C 25°C 27°C
activité Sensible latente Sensible latente Sensible latente Sensible latente
Assis, au repos 79 31 73 37 67 43 59 51
Debout, au repos 86 39 78 47 70 55 61 64
Activité modérée
(ex : bureau, couture) 91 59 82 68 72 78 62 88
Activité moyenne
(Vendeur debout) 95 80 84 92 73 102 62 110
Activité importance
(vendeur debout) 104 96 90 110 75 125 63 137
Tableau XI :
Métabolisme humain. Valeurs exprimées en Watts.
Minorations : pour les femmes : 20% et pour les enfants : 20 à 40% selon l’âge.
Exemple :
Dans la boutique se trouvent six personnes dont une vendeuse est :
Les apports sensibles et latents dûs à la vendeuse sont :
Apports sensibles :
Asens = 73 – (0.2 x 73) = 58 W
Apports latents :
Alat = 102 – (0.2 x 102) = 82 W
Apports totaux :
Atot = 58 + 82 = 140 W
Les apports sensibles et latents dûs aux clients ( 4 femmes et 1 homme) sont
Apports sensibles :
Asens = 70 + [ 4 x (70 – (0.2 x 70))] = 294 W
Apports latents :
Alat = 55 + [ 4 x (55 – (0.2 x 55))] = 231 W
Apports totaux :
Atot = 294 + 231 = 525 W
5- APPORTS PAR L’ECLAIRAGE ET LES EQUIPEMENTS
Les apports par l’éclairage et par les équipements de bureau ( ordinateur,
imprimantes….. ) sont relativement importants, toute l’énergie électrique est
effectivement transformée en chaleur. Les charges dues aux équipements
correspondent aux puissances électriques des appareils (tableau XII) ou puissance
installée pour l’éclairage.
Remarque : lorsque l’éclairage est réalisé à partir de tubes fluorescents (éclairage
des bureaux), la charges surfaciques est d’environ 10 W/m².
Par contre, pour les boutiques ou l’éclairage est réalisé à partir de spots halogènes
très basse tension, la charge surfacique est de 50 W/m².
apports
Type d’appareil
puissance Sensible latente
Durée de fonctionnement
Fer à repasser 500 220 280 60
Appareil radio 40 40 - 60
1000 1000 - 60 Radiateur électrique
2000 2000 - 60
Moulin à café 500 180 70 30
Machine à café 3000 1100 400 30
Grille-pain 500 200 50 30
500 170 80 30 Sèche-cheveux
1000 340 160 30
500 110 140 30 Plaque chauffante
1000 230 270 30
Gril électrique 300 1200 300 30
Appareil à friser 1500 400 100 20
Stérilisation 1000 170 330 30
Tableau XII :
Apports par processus.
Valeurs exprimées en Watts pour les puissances et les apports, en minutes pour la durée de
fonctionnement.
Exemple
La boutique est éclairée à partir de spots halogènes TBT.
Les apports par l’éclairage sont :
A = 50 x 59 = 2 950W
W/m² m²
6- IMPORTANCE DES PROTECTIONS SOLAIRES
Le rayonnement solaire à travers un vitrage peut ou mois réduit en prévoyant une
protection solaire. Ce qui permet de diminuer en conséquence les gains externes
par ensoleillement et surtout la charge frigorifique de pointe à prévoir.
Les dispositifs de protection solaire les plus intéressants du point de vue énergétique
sont ceux du type mobile, par exemple stores à lamelles orientables, qui vont
présenter en été un facteur de transmittance optimal, mais laisser passer
suffisamment de lumière pour ne pas nécessiter la mise en marche de l’éclairage en
période l’énergie solaire, qui, dans certains cas peut constituer un apport très
important donc permettre la réduction du chauffage.
Du point de vue énergique, la fenêtre optimale présente les caractéristiques
suivantes :
Une protection mobile placée de préférence à l’extérieur pour l’été,
Un vitrage isolant( double vitrage) laissant passer un maximum de lumière naturelle
pour ne pas être obligé d’utiliser l’éclairage artificiel.
Remarque : les protections solaires extérieures sont plus efficaces parce que, d’une
part, la chaleur réfléchie est renvoyée avant de pénétrer dans le local, et que d’autre
part, la chaleur absorbée est dissipée dans le local et une partie de la chaleur est
absorbée à son passage à travers la vitre.
Dans la méthode expliquée précédemment, lorsqu’un vitrage est équipé d’une
protection extérieure, il est considéré comme étant à l’ombre.
Nous allons rependre le calcul des charges de la boutique, en appliquant un store
extérieur sur la vitrine Ouest.
Le tableau I donne les charges maximales pour orientation « ombre » le 21 juillet à
13 heures.
7- RECAPITULATIF
Les résultats et calculs sont regroupés sur une feuille de calcul.
BORDEREAU DE CALCUL DES CHARGES DE CLIMATISATION
Maximum (tableau I)
orientation OUEST OMBRE
Date et heure
21 juin – 17 heures
21 juillet – 13 heures
Vitrages (tableau II et III)
Charges surfaciques
en w/m2
Charges sensibles
Orientation en w
21/06 21/07
Surface
en m2
Coefficient
De correction 21/06 21/07
Ouest 526 150 18,4 0,96 9291 2650
Parois opaques (tableau IV à VII)
Δθev En K Charges sensibles en W
Orientation
K en
W/m² . K
Surface
en m² 21/06 21/07
Coefficient
de
correction
21/06 21/07
Sud
Nord
Ouest
Est
Terrasse
béton
Toiture
2.3
2.9
2.3
2.3
0.52
0.97
31.0
41.0
3.2
9.3
9.0
50.0
8.1
2.2
24.1
7.3
3.6
3.6
18.3
0.6
11.9
10.1
4.6
4.6
1
1.3
1
1
1
1
577
340
177
156
17
175
1 305
93
88
216
21
223
PAROIS INT2RIEUR(tableau VII I)
K enW/m².K S en m2 Ti en °C Charges sensibles
Désignation en w
21/06 21/07 21/06 21/07 21/06 21/07
Paroi
Porte
2.8
3.5
15.70
1.76
31.3
31.3
35
35
277
39
440
62
Renouvellement d’air (tableau IX et X, figure 2 )
E
Charges
sensibles
qv x E enW
Charges
latentes 833.3
qv (rs
e – rs
e) en
W
Charges
sensibles
en w
Débit
qv en
m3 /h
21/06 21/07
(rs
e – rs
i)
en kg/kgas
21/06 21/07 21/07 21/06 21/07
180 1,1 1,7 -0,002 198 306 -300 -102 6
Occupants (tableau XI )
Nombre d’occupants Charges sensibles en
W Charges latentes en W Charges totales en W
1 vendeuse
5 clients
58
294
82
231
140
525
Eclairage et équipements (tableau XII )
Surface en m² Charges surfaciques en W/m² Charges sensibles en W
59 50 2950
Charges totales
Charges sensibles en W Charges totales en W
21/06 21/07
Charges latentes en W
21/06 21/07
14 549 8 706 13 14 562 8719
Si la vitrine est équipée d’un store, le bilan total est de 8 719 W alors qu’il était de 14
562 W sans store, soit 40% d’économie sur le bilan.
L’intérêt des stores extérieures est ici incontestable tant du point de vue des apports
que du confort.
Avant de climatiser un local, il est bon de voir les améliorations qui peuvent être
réaliser sur le bâtiment.
BILAN FRIGORIFIQUE SIMPLIFIE
Client : Date : N° de projet
Téléphone Nature du local :
Adresse
Validité du calcul : rafraîchissement de 8°C / Extérieur 35°C BS – Intérieur 27C BC
CHARGES THERMIQUES PARAMETRES X FACTUR = PUISSANCE
A l’ombre m2 x 50 =
Ensoleillés sans stores extérieurs m2 x 180 =
Ensoleillés avec stores intérieurs m2 x 135 = VITRAGES
Ensoleillés avec stores extérieurs m2 x 90 =
Ensoleillés, isolés m2 x 9 =
Ensoleillés, non isolés m2 x 23 =
MURS EXTERIEURS Non ensoleillés, isolés m2 x 7 =
Non ensoleillés, non isolés m2 x 12 =
PAROIS INTERIEURS* m2
x 10 =
isolé m2 x 5 =
Non isolé m2 x 12 =
PLAFOND OU TOIT* Sous toit isolé m2 x 10 =
Sous toit non isolé m2 x 24 =
isolé m2 x 7 =
PLANCHER* Non isolé m2 x 10 =
RENOUVELLEMENT D’ AIR m3/h
x 4,5 =
OCCUPANT Pers
X 144 =
APPAREILS ELECTRIQUES, ECLAIRAGES, en
fonctionnement
W
x 1 =
PUISSANCE FRIGORIFIQUE A INSTALLER : W
* : A ne pas prendre en compte si ces parois sont contiguëes à des espaces climatisés
ce type de bilan thermique approché s’applique uniquement pour « du confort »