Physique du Bâtiment III – Cours 3 D r Jérôme KAEMPF

1. Planning du cours Physique du Bâtiment III: Les parties opaques de l’enveloppe Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

2. Isolation des murs, bilan thermique net Retour sur l’Exercice Série 2, Isolation translucide Gains – Pertes: avec: • La résistante extérieure depuis l’absorbeur est: • dans le cas initial, la résistance de la couche d’air limite extérieure • dans le cas rénové avec isolation translucide, la somme des résistances de l’extérieur à l’absorbant (incluant l’isolation translucide) • Le bilan thermique net et spécifique est de: • Dans le cas initial: (perte thermique) • Dans le cas rénové (avec isolation translucide): (gain thermique) • → Avec isolation translucide: gains solaires même en hiver à travers les murs • → Attention aux surchauffes en été (protections solaires pour les murs) Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

3. Ponts thermiques, pertes vers le sol Introduction – Ponts thermiques, rappel du cours de 1ère année Dans quelle situation la résistance totale équivalente d'éléments en série n'est pas simplement égale à la somme des résistances de ces éléments ? Donnez deux exemples de configuration d'enveloppe de bâtiment où ce phénomène apparaît. Réponse: Chaque fois que des éléments en série ne sont pas traversés par une même densité de flux de chaleur. → ponts thermiques Exemples: deux endroits où une inhomogénéité dans l’épaisseur d’un élément du bâtiment → ponts thermiques géométriques Source: Exercices de Physique du Bâtiment I/II, Prof. Jean-Louis Scartezzini, Dr Andreas Schüler Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

4. Ponts thermiques, pertes par le sol Introduction – Images infra-rouges Densité de flux de chaleur différente par endroits → Température de surface différente par endroits → Visible à la caméra infra-rouge (diagnostic de bâtiments) 20°C • Repérer les ponts thermiques • Evaluer l’enveloppe d’un bâtiment (CECB) Coins des bâtiments Source: Photographies thermiques réalisés par Guillaume Pointet Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

5. Ponts thermiques, pertes par le sol Deux types de ponts thermiques 1) Dus à la géométrie Une petite zone de réchauffement (intérieure) correspond à une grande zone de refroidissement (extérieure) – pour un climat froid Exemple: Coin d’un bâtiment Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

6. Ponts thermiques, pertes par le sol Deux types de ponts thermiques 2) Dus aux matériaux Présence de matériaux ayant une plus grande conductibilité Exemple: Parois métalliques extérieures de l’EPFL Les parois de protection métalliques sont fixées au béton par des attaches métalliques qui coupent l’isolation Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

7. Ponts thermiques, pertes par le sol Effets des ponts thermiques 1) Condensation de l’humidité (→ cours 4) 2) Pertes thermiques plus importantes de l’enveloppe du bâtiment → préoccupation majeure de l’Office Fédéral de l’Energie Extraits choisis du Catalogue des ponts thermiques: «Des mesures constructives devraient permettre de les limiter au maximum.» → assurer la continuité de l’isolation au maximum «Les normes exigent de tenir compte des ponts thermiques pour le justificatif d’isolation.» → SIA 380/1:2009, L’énergie thermique dans le bâtiment «On constate l’augmentation de l’importance des ponts thermiques puisque les éléments de construction sont de mieux en mieux isolés.» Source: Catalogue des ponts thermiques, 2003, Office Fédéral de l’Energie Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

8. Ponts thermiques, pertes par le sol Flux de chaleur tenant compte des ponts thermiques : pont thermique linéique : longueur caractéristique : pont thermique ponctuel Pont thermique linéique Exemple: Dalle de balcon SIA 380/1: max. Pont thermique ponctuel Exemple: Pilier en béton SIA 380/1: max. Note: Pour l’exemple de la dalle de balcon, la longueur caractéristique est sa longueur. Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

9. Ponts thermiques, pertes par le sol Flux de chaleur tenant compte des ponts thermiques Question: Dans un pan de mur de 60 m2 de valeur U de 0.2 , on considère un balcon de 10 m de longueur. Si l’on satisfait la norme SIA 380/1 pour le pont thermique linéique du balcon, quelle est l’augmentation relative de la valeur U compte tenu du pont thermique ? Pont thermique linéique Exemple: Dalle de balcon SIA 380/1: max. Réponse: L’ancienne valeur U de devient , soit une augmentation des pertes thermiques de 25 %, ce qui est non-négligeable. Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

10. Ponts thermiques, pertes par le sol Détermination de et Logiciels spécialisés de simulation 2D ou 3D des flux de chaleur HEAT 2D – Eléments uniformes en 2D Exemple d’une dalle de balcon HEAT 3D – Eléments complexes en 3D Exemple d’un coin de bâtiment → détermination du flux de chaleur, et des valeurs et équivalentes Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

11. Ponts thermiques, pertes par le sol Catalogue des ponts thermiques et pré-calculés et tabulés 1.1 Dalle de balcon 1.2 Toiture plate avec avant-toit 1.3 Toiture plate avec mur d‘acrotère 2.1 Dalle d’étage 2.2 Raccord de paroi sous la dalle sur sous-sol 2.3 Raccord d’une paroi intérieure à la façade 3.1 Toiture plate sans avant-toit 3.2 Raccord au bas d’une toiture en pente 3.3 Raccord au pignon d’une toiture en pente 3.4 Pied de façade 3.5 Encorbellement (élément en porte-à-faux) 4.1 Elargissement du cadre de fenêtre 4.2 Caisson de store 5.1 Embrasure de fenêtre 5.2 Allège de fenêtre 5.3 Linteau de fenêtre 6.1 Piliers (colonnes) → 6.2 Fixation de façade ventilée Source: Catalogue des ponts thermiques, 2003, Office Fédéral de l’Energie Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

12. Ponts thermiques, pertes par le sol Catalogue des ponts thermiques Extrait 1.1 Dalle de balcon Goujons d’ancrage (tige filetée avec écrou) → Exercice Série 3 Source: Catalogue des ponts thermiques, 2003, Office Fédéral de l’Energie Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

13. Ponts thermiques, pertes par le sol Flux de chaleur par le sol – isolation Température du sol stable par rapport à l’air ambiant → pertes thermiques relativement moins importantes La température du sol varie selon la profondeur (→ cours 11) et la saison Règle générale: isoler les zones où Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

14. Ponts thermiques, pertes par le sol Flux de chaleur par le sol – calcul simplifié Selon SIA: où est la température du terrain considérée comme constante Flux de chaleur (W): et , [norme SIA 380/1:2009] [norme SIA 384.201:2003] avec: , et où: Note: → pas de couche d’air extérieure et pas d’isolation due au terrain Exemple: Un mur avec une valeur U standard de devient soit une augmentation de +0.8% pour tenir compte du lien direct avec le terrain (conduction pure) Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

15. Isolation des murs, bilan thermique net Résumé Définition d’un pont thermique et son type (géométrique et dû aux matériaux) Calcul du flux de chaleur simplifié (avec et ): Calculs 2D ou 3D complexes pour obtenir et → Catalogue des ponts thermiques Calcul du flux de chaleur par le sol: : pont thermique linéique : longueur caractéristique : pont thermique ponctuel et avec: , et où: Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF

16. Isolation des murs, bilan thermique net Références (hiver 2012) Catalogue des ponts thermiques, 2003, Office Fédéral de l’Energie - http://www.bfe.admin.ch Norme SIA 380/1:2009, L’énergie thermique dans le bâtiment, Société Suisse des Ingénieurs et Architectes - Bibliothèque de l’EPFL Limiter les ponts thermiques, 2010, Info-fiches-bâtiment durable, IBGE - http://www.bruxellesenvironnement.be Norme SIA 384.201:2003, Systèmes de chauffage dans les bâtiments – Méthode de calcul des déperditions calorifiques de base, SIA, 2003 - basé sur la norme européenne EN 12831:2003 Physique du Bâtiment III – Cours 3 Dr Jérôme KAEMPF