On doit chauffer à cause des déperditions thermiques ...
Présentation :
Même si notre climat est globalement clément, particulièrement en regard de notre latitude (merci aux masses océaniques et au Gulf Stream), il n'en reste pas moins que les températures fraichissent de Septembre à Mai, ce qui constitue une saison de chauffe de presque huit mois.
La première chose à faire est donc d'évaluer ce besoin de chauffage, qui dépend principalement :
- de l'enveloppe de notre maison, dont les déperditions s'expriment globalement en W/K ;
- de la température intérieure de consigne ;
- de la température extérieure au cours de l'année ;
- des apports énergétiques gratuits, principalement solaires, qui sont fonction des ouvertures du bâtiment.
Déperditions de l'enveloppe du bâtiment :
Ces déperditions peuvent se calculer en analysant soigneusement la constitution de l'enveloppe du bâtiment, c'est à dire les différents matériaux utilisés pour le sol, les murs, la toiture, les épaisseurs, les surfaces ... etc ...
On détermine ainsi les déperditions globales du bâtiment, exprimées en W/K, qui représentent le flux d'énergie instantanée (W) en fonction du différentiel de température intérieur / extérieur (°C).
Chez moi, ces déperditions sont de 100 W/K. En clair, pour chaque degré d'écart entre l'intérieur et l'extérieur, 100 W s'échappent en permanence vers l'extérieur, soit 100 Wh chaque heure, soit 2400 Wh chaque jour ...
Températures extérieures :
Une première approche consiste à se contenter des Dégrés-Jours-Unifiés (DJU), qui représentent le nombre de jours (dans une année standard), durant lesquels la température extérieure est inférieure à un minimum standardisé de 18°C, ainsi que de combien de degrés il s'agit. Cette donnée est spécifique à chaque région, et elle est représentative du climat local. On peut trouver ces données ici ...
Quelques exemples de DJU :
- 1600 pour Cannes ;
- 2200 pour Nantes ;
- 2300 pour Rennes ;
- 2950 pour Mulhouse ...
Ceci permet d'estimer rapidement un besoin brut de chauffage (hors apports), avec les déperditions du bâtiments.
Ainsi, avec mes déperditions de 100 W/K et mon DJU de 2250, mon besoin brut est de : 100 x 24 x 2250 = 5400 kWh / an.
Il est possible d'aller chercher des données météo plus précises (Ines-Calsol), qui permettront de déterminer des besoins pour chacun des mois de la saison de chauffe, ainsi que de mettre au point des scénarios journaliers.
Attention : il s'agit là de données déterminées à partir de moyennes météorologiques, et il faut donc garder à l'esprit que des variations sont à attendre d'une année sur l'autre, et qu'il faut également aller voir du côté des pires années météo ...
Apports énergétiques gratuits :
Il s'agit ici principalement des apports solaires, mais on peut y ajouter les déperdtions des différents appareils de la maison (appareils électriques, chauffe-eau ...), ainsi que les déperditions de chaque occupant de la maison (80 à 100W chacun).
Les apports solaires bruts peuvent être trouvés pour un lieu donné et un plan donné (Ines-Calsol).
Ils doivent ensuit être mis en rapport avec les ouvertures de la maison, leur orientation, les surfaces, la qualité des vitrages, sans oublier de tenir compte des masques alentours (arbres, clôtures, autres bâtiments, relief ...) qui peuvent empêcher le soleil d'illuminer ces ouvertures, et donc d'apporter l'énergie gratuite attendue ...
Attention : Là aussi il s'agit de données déterminées à partir de moyennes météorologiques (nuages et nébulosités), et il faut donc garder à l'esprit que des variations sont à attendre selon la météo, puisque le moindre nuage qui passe diminue les apports solaires ...
Chez moi, les apports solaires moyens sur la saison de chauffe sont de l'ordre de 5000 kWh.
À première vue, on peut se dire que ces apports sont suffisants pour compenser mon besoin de chauffe, mais c'est trompeur.
D'abord parce que ces apports solaires ne sont pas présents, en quantité, au moment où j'en ai le plus besoin : on ne sait pas stocker les apports solaires d'Octobre pendant plusieurs mois, pour pouvoir les utiliser en Janvier et Février.
Ensuite, j'ai l'impression (à vérifier) que le ciel comporte beaucoup de nébulosités en début d'année (Mars, Avril), ce qui diminue les apports solaires ...
Estimation de mon besoin réel de chauffage :
Le graphique suivant représente mon besoin de chauffage journalier moyen, pour les deux saisons de chauffe précédentes :
- en rouge : le besoin de chauffage estimé standard.
- en vert : le besoin réel pour la saison de chauffe 2014-2015.
- en rouge : le besoin réel pour la saison de chauffe 2015-2016.
Ci-dessous, plus en détails :
- en rouge : le besoin brut de chauffage estimé standard (hors apports gratuits).
- en vert : le besoin réel de chauffage pour la saison de chauffe concernée (différence = apports gratuits).
À noter que les deux dernières saisons furent beaucoup plus douces que la normale :
- saison 2014-2015: DJU réel de 1850 au lieu des 2250 attendus ;
- saison 2015-2016 : DJU réel de 1830 au lieu des 2250 attendus.