Présentation
Auteur(s)
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Louis BERTOLO : Ingénieur en chef au Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB)
-
Bernard BOURGES : Ingénieur Civil des Mines, Docteur-Ingénieur, Consultant
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Lire l’articleINTRODUCTION
Ln bâtiment doit répondre aux exigences qui sont liées à sa destination : celles de l’homme dans sa vie privée pour le logement ou dans sa vie professionnelle pour l’atelier ou le bureau, celles de l’animal pour le bâtiment d’élevage, des marchandises pour le lieu d’entreposage ou de stockage, etc. Et, dans chaque cas, les exigences peuvent être de nature et de degré différents : confort acoustique ou hygrothermique, éclairage, pureté de l’air, accessibilité, sécurité, économie d’énergie, etc.
Certaines de ces exigences ne sont pas discutables comme le taux d’oxyde de carbone dans l’air que l’on respire, d’autres sont liées à des considérations économiques ou culturelles comme celles relatives au confort. Cependant, quelles que soient ces exigences, le bâtiment doit y répondre là où il est construit, c’est-à-dire compte tenu des données naturelles et climatiques du lieu.
Aussi, la satisfaction de la plupart de ces exigences repose sur la connaissance et l’appréciation des effets liés au climat extérieur. De ce point de vue, toutes les exigences ne s’expriment pas sous la même forme, et leur satisfaction doit intégrer la notion de risque raisonnable.
Par exemple, dimensionner une installation de chauffage ou de climatisation sur la base du jour le plus froid ou le plus chaud observé de mémoire d’homme n’est pas économiquement acceptable, parce qu’il est tolérable que la température de confort puisse être dépassée pendant une durée limitée sans entraîner de risque majeur. Par contre, le raisonnement n’est plus le même lorsqu’il s’agit de stabilité ou de résistance aux séismes.
La satisfaction des exigences de confort thermique et d’économie d’énergie qui nous préoccupent ici repose sur la connaissance des phénomènes climatiques que sont la température, l’humidité de l’air, le vent et les rayonnements ; les autres données sont de moindre importance pour le bâtiment en France. La conception du bâtiment, c’est-à-dire l’isolation thermique, la protection solaire, les dispositifs de chauffage, de climatisation et de ventilation, doit être telle que les exigences soient satisfaites pour un ensemble de conditions particulières du climat, propres à chaque exigence.
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Données climatiques utilisées en climatisation3. Données climatiques utilisées en chauffage
3.1 Température
3.1.1 Température extérieure d’exigence
Ce sont les jours les plus froids de la saison de chauffage qui conditionnent le dimensionnement de l’installation, et, plus précisément, la puissance du générateur et celles des émetteurs. Or la température change d’une année à l’autre : certains hivers sont doux, d’autres exceptionnellement froids. Pour quelle température extérieure extrême exige-t-on que le confort soit réalisé ? Est-ce par exemple pour la température la plus basse enregistrée en un lieu ? Ce choix n’est pas sans importance sur le dimensionnement de l’installation, donc sur son coût, mais aussi sur ses performances moyennes pendant la saison de chauffage (le rendement d’une installation de chauffage a tendance à baisser lorsque celle-ci est trop puissante par rapport aux besoins moyens qu’elle a à couvrir).
La température extérieure d’exigence θee est la température conventionnelle au-dessus de laquelle le confort doit être obtenu ; elle est variable d’un pays à l’autre. En France, c’est la température la plus basse que l’on observe en moyenne une fois par an, c’est-à-dire la fréquence un jour/an des températures minimales observées sur un nombre d’années représentatif. Cette température ne sera jamais atteinte les hivers doux, mais pourra être dépassée plusieurs jours consécutifs les hivers particulièrement rudes. Il y a donc un risque de voir les besoins de chauffage partiellement couverts pendant plusieurs jours certaines années, mais l’élimination de ce risque conduirait à majorer sensiblement la puissance de l’installation.
Prenons l’exemple de la station climatologique de Paris-Le Bourget. La courbe des fréquences cumulées de températures minimales quotidiennes est donnée sur la figure 11. Cette courbe a été tracée en utilisant les enregistrements des températures effectués sur la période 1940-1965. La température la plus basse enregistrée est – 17 oC et celle de fréquence un jour par an est – 11,5 oC. Le passage de – 17 oC...
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