Présentation
INTRODUCTION
Avant de choisir le mode de chauffage pour son habitation, de comparer les solutions existantes, offrons-nous une petite digression en débutant par une approche un peu plus large et dans un premier temps moins technique. Le chauffage est avant tout une nécessité physiologique, car notre corps doit se maintenir à une température constante. Cet état est possible grâce à la production d’une chaleur interne et à des processus d’échanges avec le milieu ambiant. Au final, nous en percevons une sensation ou non de confort, une notion dont la part de subjectivité est évidente.
Pour dresser le bilan thermique d’un organisme, il faut prendre en compte les échanges physiques par conduction avec les matériaux, par rayonnement avec l’air, et par convection avec les surfaces. Ensuite, les phénomènes de respiration, perspiration et transpiration, et bien sûr le métabolisme, sont des flux produits par le corps en interne, conduisant à des pertes d’énergie. Tous les éléments des équations thermiques, ceux liés à la personne et ceux liés à l’environnement, se quantifient, voire se mesurent, et permettent ainsi d’appréhender plus concrètement la notion de chauffage dans l’habitat.
Les échanges thermiques dans une construction dépendent des températures extérieures, qui sont fonction de la période de l’année, de la zone climatique, mais également de l’exposition des façades. Divisé, central, mixte, urbain, utilisant eau chaude sous basse pression, électricité ou fluide caloporteur, chaque type de chauffage possède avantages et inconvénients, ce qui les rend parfois difficiles à départager.
L'expertise technique et scientifique de référence
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- Version courante de juin 2023 par André BERGNER
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Éléments physiologiques et physiques du confort| Plan de la page |
I - Définition des principes de calcul
Les lois fondamentales définissent les principes de calcul des vitesses, débits et pertes de charge dans le cas d’écoulement des liquides :- parfaits en masse ;
- naturels en masse ;
- naturels en canalisations cylindriques.
A - Écoulement en masse
Expression de la vitesse ( loi de Torricelli)
Dans le cas d’un écoulement libre par un orifice à paroi mince, elle exprime que la vitesse du liquide est égale à celle d’un corps qui tomberait dans le vide, sans vitesse initiale, depuis la surface libre soit :
Expression de l’énergie ( théorème de Bernoulli)
Le théorème de Bernoulli définit la perte de charge dans le cas d’un liquide parfait, c’est-à-dire incompressible et sans viscosité s’écoulant par gravitation. En pratique, on utilise des formules dérivées qui tiennent compte de la nature et de la qualité des conduites et dont les résultats sont présentés sous forme de tables ou d’abaques. Il exprime la loi de la conservation de l’énergie appliquée aux fluides.Cas des liquides parfaits
Soit un liquide parfait animé d’un mouvement permanent, ce mouvement se fait par le filet A B C ( cf. Fig. 1 ).
Soit :
- Z a , Z b et Z c : cotes des points A, B et C par rapport à un plan de référence xoy, ayant leurs origines en A o , B o , C o ;
- P a , P b et P c : pressions effectives du liquide au-dessus de la pression atmosphérique ;
- w : poids spécifique du liquide ;
- U a , U b et U c : vitesses du liquide à ces instants ;
- m : masse du liquide.
On en déduit les caractéristiques hydrodynamiques du liquide :
- l’énergie...
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