ENERGIE ET ENVIRONNEMENT

Lycée Blaise Pascal CHATEAUROUX

1S SI :Rotdaro THANGDeelan VERCRUYSSE

SujetSujet

Comment rendre une maison électriquement autonome ?

Objectifs du TPEObjectifs du TPE

• Sélectionner l’équipement, et les gestes nécessaires pour éviter le maximum de pertes de chaleur.

• Calculer les déperditions de 3 maisons différentes au niveau de l’isolation (1970, RT2000, BBC).

• Rendre une maison électriquement autonome en déterminant la surface nécessaire de panneaux solaires.

IsolationIsolation

• L'isolation thermique c’est l'ensemble des techniques mises en œuvre pour limiter les transferts d’énergie.

• L'isolation d'un bâtiment permet donc de réduire les besoins de chauffage et de climatisation.

Notion de déperditionNotion de déperdition

Déperditions surfaciques par le sol

Déperditions linéiques par les jointures

Déperditions par renouvellement d’air

Déperditions surfaciques par les

parois vers l’extérieur

Déperditions surfaciques par les parois vers un local

non chauffé

Déperditions par les portes et les

fenêtres

Parmi les différents documents que l’on nous a confié nous avons trouvé plusieurs formules permettant d’obtenir :

•La résistance thermique R d’un matériaux,

•Le flux de chaleur U qui traverse un mur,

•Les déperditions thermiques D d’une maison.

Matériaux Conductivité λ

Marbre 3.5

Enduit de mortier 1.15

Enduit de plâtre 0.3

Plastique 0.25

Béton cellulaire 0.23

Laine de verre 0.043

Polystyrène 0.042

Conductivité thermique des matériauxConductivité thermique des matériaux

Plus la valeur de λ est faible plus le matériau est isolant.

Flux de chaleurFlux de chaleur

Calcul des déperditions surfaciquesCalcul des déperditions surfaciquesLes déperditions surfaciques représentent l’énergie

perdue qui se dissipe par les murs.

Dsurfacique= U x A x ∆ T

Dsurfacique en WU : flux de chaleur en W.m-²A : surface (aire) en m²∆T = [T°intérieure - T°extérieure]

11erer Cas CasMaison des années 1975Maison des années 1975

A cette époque les murs d’une maison sont mal isolés voir non isolés.

Mur de 1 m² non isoléMur de 1 m² non isoléConsidérons une température intérieur de 20°C et extérieur de -10°C :

Dsurfacique= U x A x [ Tintérieur – Textérieur ]

Dsurfacique= 2,88 x 1 X [20 – (-10)]

Dsurfacique= 86 W

Les déperditions sont de 86W.

U

U

U 2.88 W.m-2

Qu’est ce que la RT 2000 ?

• RT 2000 signifie Réglementation Thermique 2000.

• Cette réglementation vise à réduire la consommation au stade de 80 kWhep.m-².an-1

Mur de 1 m² isoléMur de 1 m² isoléConsidérons une température intérieur de 20°C et extérieur de -10°C :

Dsurfacique= U x A x [ Tintérieur – Textérieur ]

Dsurfacique= 0,26 x 1 X [20 – (-10)]

Dsurfacique= 8 W

Les déperditions sont de 8W.

U

U

U 0.26 W.m-2

33èmeème cas : cas :Maison BBC RT 2012Maison BBC RT 2012

La réglementation thermique 2012 vise à avoir une consommation d'énergie inférieure à 50 kWhep.m-².an-1

Mur de 1 m² sur-isoléMur de 1 m² sur-isoléConsidérons une température intérieur de 20°C et extérieur de -10°C :

Dsurfacique= U x A x [ Tintérieur – Textérieur ]

Dsurfacique= 0,17 x 1 X [20 – (-10)]

Dsurfacique= 5,1 W

Les déperditions sont de 5,1 W .

0.17 W.m-2

U

U

U

MaisonAnnée 1975

MaisonRT 2000

MaisonRT 2012 BBC

U en W.m-2 2.88 0.26 0.17

D en W 86 8 5.1

Récapitulatif des déperditions et des Flux Récapitulatif des déperditions et des Flux de chaleurde chaleur

Maison avant 1975

MaisonRT 1988

MaisonRT 2000

MaisonRT 2005

Maison BBC

Consommation électrique en kWh

Chauffage 11 613 5 253 2 648 2 039 493

Eau chaude 3 097 3 097 3 097 3 097 3 097

Total kWh.an-1 14 710 8 350 5 745 5 136 3 590 Total en kWh.m-2.an-1

147,10 83,50 57,45 51,36 35,90

Total à payer en €

Chauffage 1 260 570 287 221 53

Eau chaude 257 257 257 257 257 Total (hors abonnement) en €.an-1

1 517 827 544 478 310

Bilans thermiques DIALOGIE Bilans thermiques DIALOGIE des différentes maisons typesdes différentes maisons types

Ventilation Mécanique Contrôlé Double flux

Une VMC double flux est l’un des éléments essentiel si on veut minimiser les pertes d’énergie. Ce système d’aération capte les calories de l’air «à renouveler» et les transmet a l’air «neuf».

Fonctionne en été comme en hiver

Puits canadien

Le puits canadien est à associer avec une VMC double flux afin optimiser son efficacité. Ce système d’aération utilise la géothermie pour refroidir ou réchauffer l’air.

Fonctionne en été comme en hiver

Maison BBC ( 35,90 )

Maison RT 2000 ( 57,45 )

Maison RT 2005 ( 51,86 )

Maison RT 1988 ( 83,50 )

Maison avant 1975 (147,10 )

Classement des maisons selon l’étiquette, sachant que la consommation due à l’éclairage et aux appareils électriques n’est pas prise en compte.

< 50

51 à 90

91 à 150

151 à 230

230 à 330

331 à 450

> 450

kWh

.m-2.a

n-1

Surface nécessaire en panneaux solaires Surface nécessaire en panneaux solaires photovoltaïques des maisons photovoltaïques des maisons

• 1 m² ≈ 100 kWh par an ( avec des panneaux photovoltaïques correctement orientés).

• 1Kwc = 1000 kWh et 1kWc = 4000€.

Maison avant 1975

Maison RT 1988

Maison RT 2000

Maison RT 2005

MaisonBBC

Consommation en kWh.an-1 14 710 8 350 5 745 5 136 3 590

Surface de panneaux photovoltaïques en m²

147.1 83.5 57.45 51.36 35.90

kWc nécessaire

14,7 8,85 5,745 5,136 3,590

Cout en € 58 800 35 400 22 980 20 544 14 360

Selon l’ADEME (Agence De l‘Environnement et de la Maîtrise de l‘Energie) , 1 kWh d’électricité produit environ 100g de CO2.

Maison avant 1975

Maison RT 1988

Maison RT 2000

Maison RT 2005

MaisonBBC

Consommation en kWh.an-1 14 710 8 350 5 745 5 136 3 590

CO2 produit en kg

1471 835 574,5 513,6 FAIBLE*

* La maison à la norme BBC a un taux de rejet de CO2 faible puisqu’elle produit en partie son électricité.

Supprimer le gaspillage

Réduire la consommation

Réduire le besoin

La démarche NégaWatt a pour but final de réduire legaspillage de l'énergie et optimiser son utilisation.

Démarche NégawattDémarche NégawattTe

ndan

ce

NégaWat

t

Sobriété

Efficacité

Renouvelables

ConclusionConclusion

Chaque maison peut être électriquement autonome, mais à certaines conditions:

Être isolé au mieux pour éviter le maximum de pertesÊtre équipé d’installation de production d’énergie ou d’optimisation de l’énergieInstaller des VMC double flux essentiels dans une maison dites BBC Choisir un chauffage centralAppliquer la démarche Négawatt