Déperdition de Chaleur par Infiltration
Comprendre la Déperdition de Chaleur par Infiltration
Vous êtes un ingénieur en efficacité énergétique chargé d’évaluer les pertes thermiques d’un bâtiment résidentiel situé dans une région tempérée.
L’objectif est de déterminer la quantité de chaleur perdue par infiltration d’air extérieur, afin de proposer des améliorations pour augmenter l’efficacité énergétique du bâtiment.
Pour comprendre la Déperdition par ventilation mécanique, cliquez sur le lien.
Données fournies:
- Volume du bâtiment : \(300 \, \text{m}^3\)
- Taux de renouvellement de l’air : \(0.7 \) renouvellements par heure (norme pour un bâtiment ancien sans isolation renforcée)
- Température intérieure moyenne : \(20^\circ C\)
- Température extérieure moyenne en hiver : \(5^\circ C\)
- Capacité thermique massique de l’air : \(1005 \, \text{J/kg}\cdot\text{K}\)
- Densité de l’air (à considérer à température moyenne) : \(1.2 \, \text{kg/m}^3\)
Objectif de l’exercice:
Calculer la déperdition thermique horaire due aux infiltrations d’air, en utilisant les données fournies.
Questions:
1. Calculer le débit massique d’air infiltré à partir des données fournies.
2. Utiliser ce débit pour estimer la quantité totale de chaleur perdue par heure à cause des infiltrations.
3. Discuter des implications de ces pertes pour l’efficacité énergétique du bâtiment et proposer des mesures pour les réduire.
Correction : Déperdition de Chaleur par Infiltration
1. Calcul du débit massique d’air infiltré
Formule:
\[ \dot{m} = \rho \times V \times n \]
Substitution des valeurs:
- Densité de l’air \(\rho = 1.2 \, \text{kg/m}^3\)
- Volume du bâtiment \(V = 300 \, \text{m}^3\)
- Taux de renouvellement de l’air \(n = 0.7 \, \text{renouvellements par heure}\)
\[ \dot{m} = 1.2 \, \text{kg/m}^3 \times 300 \, \text{m}^3 \times 0.7 \, \text{h}^{-1} \] \[ \dot{m} = 252 \, \text{kg/h} \]
Le débit massique d’air infiltré représente la masse d’air qui entre dans le bâtiment par heure. Ce calcul est crucial pour comprendre la quantité d’air froid qui entre et doit être réchauffé à la température intérieure, ce qui entraîne des pertes énergétiques.
2. Calcul de la puissance des pertes par infiltration
Formule:
\[ Q = \dot{m} \times c_p \times (T_{\text{int}} – T_{\text{ext}}) \]
Substitution des valeurs:
- Débit massique \(\dot{m} = 252 \, \text{kg/h}\)
- Capacité thermique massique de l’air \(c_p = 1005 \, \text{J/kg}\cdot\text{K}\)
- Température intérieure \(T_{\text{int}} = 20^\circ\text{C}\)
- Température extérieure \(T_{\text{ext}} = 5^\circ\text{C}\)
\[ Q = 252 \, \text{kg/h} \times 1005 \, \text{J/kg}\cdot\text{K} \times (20^\circ\text{C} – 5^\circ\text{C}) \] \[ Q = 3795750 \, \text{J/h} \] \[ Q = 1054.375 \, \text{W} \]
Ce calcul montre la quantité d’énergie nécessaire par heure pour compenser les pertes de chaleur dues aux infiltrations d’air. \(Q\) est exprimé en watts, indiquant la puissance thermique perdue.
3. Discussion sur l’efficacité énergétique et mesures d’amélioration
Implications:
Les pertes de 1054.375 watts par heure dues aux infiltrations sont significatives. Elles peuvent entraîner une surconsommation de chauffage et augmenter les coûts énergétiques, surtout pendant les mois d’hiver.
Mesures d’amélioration:
- Amélioration de l’étanchéité : Utiliser des matériaux d’isolation pour sceller les ouvertures et les interstices où l’air peut s’infiltrer.
- Installation de systèmes de récupération de chaleur : Utiliser des échangeurs de chaleur pour récupérer la chaleur de l’air expulsé et la transférer à l’air entrant.
- Contrôle de la ventilation : Installer des systèmes de ventilation mécanique contrôlée qui permettent un renouvellement de l’air efficace sans pertes excessives.
Déperdition de Chaleur par Infiltration
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