Système de chauffage pour un immeuble
Comprendre le Système de chauffage pour un immeuble
Vous travaillez pour une entreprise de génie climatique et vous devez concevoir le système de chauffage pour un nouvel immeuble de bureaux à Lyon. L’immeuble a une surface totale de 5000 m² répartie sur 10 étages. L’objectif est de maintenir une température ambiante de 22°C pendant les heures de bureau avec une efficacité énergétique maximale.
Pour comprendre l’Analyse des Besoins de Chauffage, cliquez sur le lien.
Données :
- Surface vitrée totale : 800 m²
- Coefficient de transmission thermique des vitres : 1.0 W/m².K
- Surface des murs extérieurs : 1500 m²
- Coefficient de transmission thermique des murs : 0.35 W/m².K
- Température extérieure moyenne en hiver : 3°C
- Nombre de personnes travaillant dans le bâtiment : 400
- Apport thermique moyen par personne : 100 W
Questions :
1. Calculez les pertes thermiques dues aux murs et aux vitres.
2. Estimez l’apport de chaleur dû aux occupants pendant les heures de travail (9h à 17h).
3. Déterminez la charge thermique totale nécessaire pour maintenir la température à 22°C.
4. Évaluez l’effet de l’installation de triples vitrages avec un coefficient U de 0.5 W/m².K sur les pertes thermiques totales.
Correction : Système de chauffage pour un immeuble
1. Calcul des pertes thermiques dues aux murs et aux vitres
Pour calculer les pertes thermiques, on utilise la formule générale des déperditions à travers une paroi :
\[ Q = U \times A \times \Delta T \]
où \(Q\) est la perte thermique en watts, \(U\) est le coefficient de transmission thermique en W/m².K, \(A\) est la surface de la paroi en m², et \(\Delta T\) est la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur en °C.
Formules:
- Pertes thermiques à travers les murs:
\[ Q_{\text{murs}} = U_{\text{murs}} \times A_{\text{murs}} \times \Delta T \]
- Pertes thermiques à travers les vitres:
\[ Q_{\text{vitres}} = U_{\text{vitres}} \times A_{\text{vitres}} \times \Delta T \]
Données:
- \(U_{\text{murs}} = 0.35\) W/m².K
- \(A_{\text{murs}} = 1500\) m²
- \(U_{\text{vitres}} = 1.0\) W/m².K
- \(A_{\text{vitres}} = 800\) m²
- \(\Delta T = 22^\circ\text{C} – 3^\circ\text{C} = 19^\circ\text{C}\)
Calcul:
\[ Q_{\text{murs}} = 0.35 \times 1500 \times 19 \] \[ Q_{\text{murs}} = 9975\, \text{W} \]
\[ Q_{\text{vitres}} = 1.0 \times 800 \times 19 \] \[ Q_{\text{vitres}} = 15200\, \text{W} \]
2. Estimation de l’apport de chaleur dû aux occupants
Chaque personne dégage en moyenne une quantité de chaleur de 100 W. L’apport total de chaleur dû aux occupants est donc calculé en multipliant cette puissance par le nombre total de personnes présentes.
Formule:
\[ Q_{\text{occupants}} = N_{\text{occupants}} \times P_{\text{occupant}} \]
Données:
- \(N_{\text{occupants}} = 400\)
- \(P_{\text{occupant}} = 100\, \text{W}\)
Calcul:
\[ Q_{\text{occupants}} = 400 \times 100 \] \[ Q_{\text{occupants}} = 40000\, \text{W} \]
3. Détermination de la charge thermique totale nécessaire
La charge thermique totale nécessaire pour maintenir la température désirée dans le bâtiment est la somme des pertes thermiques et de l’apport de chaleur des occupants.
Formule:
\[ Q_{\text{total}} = Q_{\text{murs}} + Q_{\text{vitres}} + Q_{\text{occupants}} \]
Calcul:
\[ Q_{\text{total}} = 9975 + 15200 + 40000 \] \[ Q_{\text{total}} = 65175\, \text{W} \]
4. Évaluation de l’installation de triples vitrages
En réduisant le coefficient U des vitres, on peut diminuer les pertes thermiques à travers celles-ci. Les triples vitrages avec un U de 0.5 W/m².K sont considérés pour cette amélioration.
Formule:
\[ Q_{\text{nouvelles_vitres}} = U_{\text{nouveau}} \times A_{\text{vitres}} \times \Delta T \]
Données:
- \(U_{\text{nouveau}} = 0.5\) W/m².K
Calcul:
\[ Q_{\text{nouvelles_vitres}} = 0.5 \times 800 \times 19 \] \[ Q_{\text{nouvelles_vitres}} = 7600\, \text{W} \]
- Réduction des pertes thermiques:
\[ = Q_{\text{vitres}} – Q_{\text{nouvelles\_vitres}} \] \[ = 15200 – 7600 = 7600\, \text{W} \]
Système de chauffage pour un immeuble
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