Calculer la charge de chauffage

Les déperditions thermiques d’un bâtiment : calcul de la charge calorifique

Tout chauffagiste connaît ce principe : « Plus le bâtiment perd de chaleur, plus il faut fournir d’énergie pour compenser la perte. Seul l’équilibre entre l’apport d’énergie et la perte de chaleur garantit que la température ambiante dans le bâtiment est maintenue au niveau souhaité. » Le système de chauffage est calculé sur cette base. Pour ce faire, la charge de chauffage du bâtiment doit être déterminée. La charge de chauffage d’un bâtiment indique la quantité de chaleur qu’un bâtiment perd.

La charge thermique est calculée selon la norme DIN EN 12831 « Systèmes de chauffage dans les bâtiments – Méthode de calcul de la charge thermique standard ». De nombreux facteurs entrent dans le calcul de la charge de chauffage. Ils influencent tous la quantité d’énergie qui doit être fournie au bâtiment afin de compenser ses pertes de chaleur spécifiques.

Formule de calcul de la charge de chauffage

ΦHL = ΦT + ΦV + ΦRH

La charge de chauffage ΦHL est calculée à partir de la somme des pertes de chaleur par transmission ΦT et des pertes de chaleur par ventilation ΦV plus la puissance de chauffage supplémentaire ΦRH. L’unité est le watt (W).

Lors de la détermination de la charge de chauffage, cependant, il est courant de procéder pièce par pièce dans un bâtiment. La charge thermique pièce par pièce ΦHL,i est calculée à l’aide de la formule

ΦHL,i = ΦT,i + ΦV,i + ΦRH,i

calculé. Ensuite, les valeurs de charge de chauffage individuelles des pièces sont additionnées pour former la charge de chauffage totale du bâtiment.

ΦHL = ΣΦT,i + ΣΦV,i + ΣΦRH,i

La perte de chaleur par transmission

La perte de chaleur par transmission ΦT décrit la perte de chaleur à travers tous les composants de l’enveloppe du bâtiment. Toutes les surfaces qui bordent l’extérieur, sur des pièces moins chauffées ou sur des pièces non chauffées sont évaluées. La perte de chaleur par transmission ΦT,i est également calculée par pièce. La formule est :

La perte de chaleur par transmission ΦT,i d’une pièce est déterminée en multipliant la somme des coefficients de perte de chaleur par transmission individuels par la différence entre les températures intérieure et extérieure. Les coefficients de perte de chaleur par transmission sont :

HT, c’est-à-dire

Coefficient de perte de chaleur par transmission entre l’espace chauffé (i) et l’environnement extérieur (e) à travers l’enveloppe du bâtiment.

HT, jue

Coefficient de perte de chaleur par transmission de l’espace chauffé (i) vers l’environnement extérieur (e) à travers l’espace non chauffé (u).

HT, ig

Coefficient de déperdition par transmission du sol de la pièce chauffée (i) au sol (g).

HT,ij

Coefficient de perte de chaleur par transmission d’un espace chauffé (i) à un espace chauffé voisin (j) qui a un niveau de température différent.

Θint,i désigne la température intérieure standard Θ de la pièce chauffée (i).

E désigne la température extérieure standard.

La température extérieure standard décrit la température extérieure la plus basse mesurée dix fois sur deux jours consécutifs en 20 ans. Cela dépend de la région respective et peut être déterminé à l’aide de la norme DIN EN 12831 Supplément 1.

Les températures internes peuvent être sélectionnées en fonction de la chaleur reçue. Cependant, la norme DIN EN 12831 donne des recommandations :

• Cuisines, chambres d’enfants, salons et chambres 20°C
• Bains 24°C
• Pièces annexes et couloirs 15°C

La perte de chaleur par ventilation

La perte de chaleur par ventilation ΦV décrit la perte de chaleur due au comportement de ventilation. Afin de pouvoir déterminer cette soi-disant perte de chaleur par ventilation lors du calcul de la charge de chauffage, il faut savoir dans quelle mesure une pièce est ventilée. Alors que la valeur dans les maisons modernes est généralement basée sur l’échange d’air minimum hygiéniquement nécessaire (ventilation), dans les bâtiments anciens avec des fenêtres qui fuient, elle est souvent déterminée par le flux libre et involontaire.

La perte de chaleur par ventilation ΦV,i est déterminée pièce par pièce et dépend du débit volumique de ventilation via les fuites ou la ventilation ainsi que de la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur.

ΦV,i = HV,ix (Θint,i – Θe)

La perte de chaleur par ventilation ΦV,i d’une pièce résulte de :

HV, je

coefficient de perte de chaleur par ventilation

Θint,i

Température intérieure de l’espace chauffé (i)

E

Température extérieure

La capacité de chauffage supplémentaire

La capacité de chauffage supplémentaire du calcul de la charge de chauffage décrit la capacité qu’un système de chauffage doit fournir pendant une courte période pour se réchauffer après une pause de chauffage. De nombreux systèmes de chauffage sont prévus avec des temps dits d’abaissement. Dans ce cas, les radiateurs doivent disposer d’une réserve de marche. Cela est nécessaire pour ramener rapidement les températures ambiantes à la valeur souhaitée après la pause de chauffage. L’importance de la puissance dite de réchauffage lors du calcul de la charge thermique dépend non seulement de la durée de la pause de chauffage, mais surtout de la construction du bâtiment.

Comme toutes les autres valeurs, la puissance calorifique supplémentaire ΦRH,i est déterminée pièce par pièce, puis ajoutée à la charge de chauffage requise dans le cas de conception.

ΦRH,i = Ai x fRH

Cette méthode simplifiée de détermination de la puissance calorifique additionnelle d’un local chauffé est composée des valeurs suivantes :

Hé

Surface au sol de la pièce chauffée (i).

fRH

Facteur de correction en fonction du temps de chauffe et de l’abaissement présumé de la température ambiante pendant la période d’abaissement.

Autres facteurs influençant la charge de chauffage d’un bâtiment

Le calcul de la charge de chauffage consiste à additionner toutes les pertes de chaleur d’un bâtiment. L’importance des pertes à travers l’enveloppe et la ventilation dépend également de nombreux facteurs spécifiques au bâtiment. Les plus importants sont :

• les valeurs U de l’enveloppe du bâtiment
• la masse de stockage du bâtiment

La valeur U est la base du calcul de la perte de chaleur par transmission et indique la quantité de chaleur qui circule sur un mètre carré d’un composant avec une différence de température d’un degré Celsius. La valeur U doit être déterminée pour toutes les surfaces incluses dans le calcul. Ceux-ci inclus:

• Murs extérieurs à l’air et au sol
• la fenêtre
• portes extérieures
• surfaces de toit
• Plafonds ou planchers dans des pièces moins ou non chauffées
• Portes intérieures vers des pièces moins ou non chauffées

Afin de pouvoir également tenir compte des pertes liées à la conception (appelées ponts thermiques), les valeurs U des composants sont donc complétées. La valeur U est indiquée dans le certificat énergétique sous « Qualité énergétique de l’enveloppe du bâtiment ». Si aucun certificat de performance énergétique n’est disponible, les valeurs U des matériaux utilisés pour constituer l’enveloppe du bâtiment, par exemple, et les surfaces dites de refroidissement, qui résultent de la taille et de la conception du bâtiment, sont utilisées pour une procédure approximative.

Pour les bâtiments neufs, le calcul de la charge thermique est incontournable ! Il est absolument nécessaire de la part des règlements d’approvisionnement et de contrat pour les travaux de construction – partie C (VOB/C). Si vous souhaitez une subvention pour votre système de chauffage de la KfW, vous devez être en mesure de prouver que le calcul de la charge thermique a été effectué avec un équilibrage hydraulique. L’article 16 de la loi sur l’énergie dans les bâtiments (GEG) exige également indirectement un calcul de la charge de chauffage.

Si le calcul de la charge thermique n’est pas effectué ou n’est effectué que grossièrement, cela peut avoir des conséquences négatives pour la maison et le propriétaire. En conséquence, l’ensemble du système de chauffage peut être conçu trop grand ou trop petit. Si la conception est trop petite, cela entraîne des pertes de confort importantes et, dans le pire des cas, des dommages dus à l’humidité. Un système de chauffage trop grand entraîne des coûts de chauffage élevés. Dans le pire des cas, la chaudière à condensation ne fonctionnera pas correctement.