Calcul besoins énergétiques du bâtiment

Comprendre le Calcul besoins énergétiques du bâtiment

Un bâtiment écologique de 3 étages se situe dans une région tempérée. Il est utilisé comme bureau et accueille environ 100 employés quotidiennement.

Le bâtiment est équipé de fenêtres à double vitrage et d’une isolation thermique standard.

Données à Utiliser

1. Dimensions du Bâtiment :
   • Longueur : 40 mètres
   • Largeur : 20 mètres
   • Hauteur par étage : 3 mètres
2. Consommation d’Appareils Électriques (ordinateurs, éclairages, etc.) :
   • Total moyen par jour : 200 kWh
3. Système de Chauffage et de Climatisation :
   • Consommation moyenne par jour en hiver : 150 kWh
   • Consommation moyenne par jour en été : 100 kWh
4. Eau Chaude Sanitaire :
   • Consommation d’énergie pour l’eau chaude par jour : 50 kWh
5. Nombre de Jours de Fonctionnement par An : 260 jours

Calculs à Effectuer

1. Calcul de la Surface et du Volume du Bâtiment :
   • Surface totale des sols (m²)
   • Volume total du bâtiment (m³)
2. Estimation de la Consommation Énergétique Annuelle :
   • Consommation totale pour les appareils électriques
   • Consommation totale pour le chauffage et la climatisation
   • Consommation totale pour l’eau chaude sanitaire
   • Consommation énergétique annuelle totale (kWh)
3. Calcul des Besoins en Énergie Renouvelable :
   • Estimation de la quantité d’énergie solaire ou éolienne nécessaire pour couvrir 100%, 75%, 50% et 25% des besoins énergétiques annuels.
   • Taille et spécifications des panneaux solaires ou des éoliennes nécessaires pour chaque pourcentage.

Correction: Calcul besoins énergétiques du batiment

1. Calcul de la Surface et du Volume du Bâtiment

Données :

• Longueur : 40 m
• Largeur : 20 m
• Hauteur par étage : 3 m
• Nombre d’étages : 3

Calculs :

• Surface totale des sols :

\[ \text{Surface} = \text{Longueur} \times \text{Largeur} \] \[ \text{Surface} = 40 \, \text{m} \times 20 \, \text{m} \] \[ \text{Surface} = 800 \, \text{m}^2 \]

• Volume total du bâtiment :

\[ \text{Volume} = \text{Surface} \times \text{Hauteur totale} \] \[ \text{Volume} = 800 \, \text{m}^2 \times (3 \, \text{m} \times 3) \] \[ \text{Volume} = 7200 \, \text{m}^3 \]

2. Estimation de la Consommation Énergétique Annuelle

Données :

• Consommation d’appareils électriques par jour : 200 kWh
• Consommation de chauffage/climatisation par jour en hiver : 150 kWh
• Consommation de chauffage/climatisation par jour en été : 100 kWh
• Consommation d’eau chaude sanitaire par jour : 50 kWh
• Nombre de jours de fonctionnement par an : 260 jours

Calculs :

• Consommation totale pour les appareils électriques :

\[ = 200 \, \text{kWh/jour} \times 260 \, \text{jours} \] \[ = 52000 \, \text{kWh/an} \]

• Consommation pour le chauffage et la climatisation :

Hiver (disons 4 mois) :

\[ = 150 \, \text{kWh/jour} \times 30 \, \text{jours/mois} \times 4 \, \text{mois} \] \[ = 18000 \, \text{kWh} \]

Été (disons 4 mois) :

\[ = 100 \, \text{kWh/jour} \times 30 \, \text{jours/mois} \times 4 \, \text{mois} \] \[ = 12000 \, \text{kWh} \]

Total :

\[ = 18000 \, \text{kWh} + 12000 \, \text{kWh} \] \[ = 30000 \, \text{kWh} \]

• Consommation pour l’eau chaude sanitaire :

\[ = 50 \, \text{kWh/jour} \times 260 \, \text{jours} \] \[ = 13000 \, \text{kWh/an} \]

• Consommation énergétique annuelle totale :

\[ = 52000 \, \text{kWh} + 30000 \, \text{kWh} + 13000 \, \text{kWh} \] \[ = 95000 \, \text{kWh/an} \]

3. Calcul des Besoins en Énergie Renouvelable

Hypothèses :

• On utilise de l’énergie solaire.
• Un panneau solaire moyen produit environ 250 kWh par an par mètre carré.

Calculs :

Pour couvrir 100% des besoins :

\[ = 95000 \, \text{kWh/an} / 250 \, \text{kWh/m}^2\text{/an} \] \[ \approx 380 \, \text{m}^2 \]

Pour couvrir 75%, 50%, 25% :

• 75% :

\[ = 380 \, \text{m}^2 \times 0.75 \] \[ \approx 285 \, \text{m}^2 \]

• 50% :

\[ = 380 \, \text{m}^2 \times 0.50 \] \[ \approx 190 \, \text{m}^2 \]

• 25% :

\[ = 380 \, \text{m}^2 \times 0.25 \] \[ \approx 95 \, \text{m}^2 \]

Conclusion

Cet exercice montre l’importance de calculer précisément les besoins énergétiques d’un bâtiment pour dimensionner correctement un système d’énergie renouvelable.

En fonction des besoins et des capacités, différentes configurations de panneaux solaires peuvent être envisagées pour atteindre une autonomie énergétique partielle ou totale.

Calcul besoins énergétiques du bâtiment

D’autres exercices d’energie renouvelable:

• Production de biogaz à partir de déchets
• Production d’énergie à partir de l’eau
• La production d’énergie géothermique