Analyse des Gains Thermiques dans une Salle
Comprendre l’Analyse des Gains Thermiques dans une Salle
Vous êtes un ingénieur en performance énergétique et vous travaillez sur l’analyse thermique d’une salle de classe située dans un lycée à Marseille, France.
Cette salle est exposée sud et comporte de grandes fenêtres qui permettent une entrée significative de lumière solaire.
Le bâtiment est équipé de systèmes de chauffage mais pas de climatisation, rendant les gains thermiques en été particulièrement critiques pour le confort des occupants.
Données de l’Exercice:
- Dimensions de la salle de classe :
- Longueur : 10 m
- Largeur : 6 m
- Hauteur : 3 m
- Fenêtres :
- Orientation : Sud
- Surface totale des fenêtres : 15 m²
- Facteur solaire des fenêtres (g) : 0,6
- Transmission lumineuse : 0,7
- Occupants :
- Nombre d’occupants : 30 personnes
- Apport de chaleur par occupant : 100 W
- Équipements :
- Nombre d’ordinateurs : 10 (chacun dissipant 300 W)
- Autres équipements : 500 W
- Éclairage :
- Puissance totale de l’éclairage : 800 W
- Données climatiques (pour un jour d’été typique) :
- Ensoleillement sur la façade : 500 W/m²
Objectif de l’Exercice:
Calculer les gains thermiques totaux pour la salle de classe pendant les heures de cours (de 8h à 17h) pour un jour d’été typique.
Correction : Analyse des Gains Thermiques dans une Salle
Données Utilisées:
- Surface des fenêtres (\(A_{\text{fenêtre}}\)): \(15 \, \text{m}^2\)
- Facteur solaire des fenêtres (\(g\)): \(0.6\)
- Irradiance solaire (\(I_{\text{sol}}\)): \(500 \, \text{W/m}^2\)
- Nombre d’occupants (\(N_{\text{occupants}}\)): \(30\)
- Puissance dissipée par occupant (\(P_{\text{occupant}}\)): \(100 \, \text{W}\)
- Puissance des ordinateurs (\(P_{\text{ordinateurs}}\)): \(10 \times 300 \, \text{W} = 3000 \, \text{W}\)
- Puissance des autres équipements (\(P_{\text{autres}}\)): \(500 \, \text{W}\)
- Puissance de l’éclairage (\(P_{\text{éclairage}}\)): \(800 \, \text{W}\)
1. Gains Thermiques à travers les Fenêtres
La formule à utiliser est:
\[ Q_{\text{fenêtres}} = A_{\text{fenêtre}} \times g \times I_{\text{sol}} \]
Substitution des valeurs:
\[ Q_{\text{fenêtres}} = 15 \times 0.6 \times 500 \] \[ Q_{\text{fenêtres}} = 4500 \, \text{W} \]
2. Gains Thermiques des Occupants
La formule à utiliser est:
\[ Q_{\text{occupants}} = N_{\text{occupants}} \times P_{\text{occupant}} \]
Substitution des valeurs:
\[ Q_{\text{occupants}} = 30 \times 100 \] \[ Q_{\text{occupants}} = 3000 \, \text{W} \]
3. Gains Thermiques des Équipements
La formule à utiliser est:
\[ Q_{\text{équipements}} = P_{\text{ordinateurs}} + P_{\text{autres}} \]
Substitution des valeurs:
\[ Q_{\text{équipements}} = 3000 + 500 \] \[ Q_{\text{équipements}} = 3500 \, \text{W} \]
4. Gains Thermiques de l’Éclairage
La formule à utiliser est:
\[ Q_{\text{éclairage}} = P_{\text{éclairage}} \]
Substitution des valeurs:
\[ Q_{\text{éclairage}} = 800 \, \text{W} \]
5. Gains Thermiques Totaux
La formule à utiliser est:
\[ Q_{\text{total}} = Q_{\text{fenêtres}} + Q_{\text{occupants}} + Q_{\text{équipements}} + Q_{\text{éclairage}} \]
Substitution des valeurs:
\[ Q_{\text{total}} = 4500 + 3000 + 3500 + 800 \] \[ Q_{\text{total}} = 11800 \, \text{W} \]
Conclusion
Les gains thermiques totaux pour la salle de classe pendant les heures de cours sont de 11800 W. Ce résultat indique la quantité de chaleur ajoutée à l’intérieur de la salle de classe en raison de l’irradiance solaire, de la présence humaine, des équipements électriques et de l’éclairage.
Ce calcul aide à comprendre l’importance de la gestion thermique, particulièrement en été, pour maintenir un confort adéquat pour les occupants.
Analyse des Gains Thermiques dans une Salle
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