Les pompes à chaleur

Pour améliorer la performance énergétique des bâtiments une solution efficace à laquelle on a recourt est la thermographie infrarouge qui se fait à l’aide d’une camera infrarouge.

La thermographie infrarouge est une technique de diagnostic qui met en évidence les déperditions thermiques d’un habitat. Elle permet de visualiser les déperditions de chaleur donc de détecter les défauts d’isolation.

Vous pouvez mesurer sans contact et à distance la température des différentes zones d’un objet(on l’applique pour des objets ayant une certaine taille).

Avec une camera infrarouge on détecte: la présence d’isolant, les défauts de mise en œuvre de celui-ci, les ponts thermiques, les défauts d’étanchéité à l’air, les infiltrations d’eau, les problèmes d’humidité et le parcours des tuyauteries.

Le point fort de cette technique est qu’elle traque tout ces défauts.

Cependant elle n’est pas à 100 % efficace car:

-La thermographie infrarouge ne s’applique pas aux surfaces transparentes.

-L’état de l’isolation des murs ne peut être déterminé lorsque des objets encastrés sont présents (Exemple: un meuble est placé devant un mur présentant une défaut d’isolation).

-Ses résultats fournis ne sont pas toujours précis.

Cette technique ne pourra donc jamais remplacer une étude thermique complète. On peut l’appliquer de face où de haut(à l’aide d’un avion ou d’un hélicoptère).

Les cameras infrarouges sont plus des traqueurs que des appareils de mesures de température.

Les déperditions thermiques, lorsqu’il fait chaud dans la pièce et froid dehors sont dues au fait que les murs, les fenêtres et le plafond ne sont pas des isolants parfaits. Les déperditions thermiques dues aux murs, par exemple sont égales à DP=UxSx(Ti-Te),S est la surface totale des murs, Ti la température intérieure, Te la température extérieure et U est le coefficient de transmission surfacique en Watt/m2/°C.

Ce coefficient U caractérise le mur(ou la vitre ou le plafond) et dépend de deux paramètres:

-La conductivité: caractéristique du type de matériel, plus elle grande plus U est grand.

-l’épaisseur du mur e: plus le mur est épais plus U est petit (donc moins de déperditions).

Les déperditions de la pièce sont égales à la somme des déperditions engendrées par le sol, les murs, les vitres, le plafond, et autre chose éventuellement. Afin de diminuer les déperditions, lors de la construction, on place des isolants dans les murs(exemple: laine de verre).

Si un mur est constitué de deux couches différentes, placoplatre et béton par exemple de conductivité a et b alors la conductivité du mur est donné par (axb)/(a+b)(l’inverse de celle-ci est égale à la somme des deux inverses des autres).

Comment cette fois-ci calculer les déperditions mais avec plus de précisions et pour chaque température souhaitée(disons de 15 à 25°C)? La température du local (T)est initialement à Ta. On prend un thermomètre et toute les minutes on enregistre la valeur de T. Quand T est assez descendu, on rassemble les valeurs de T et on trace la courbe d’évolution de T en fonction du temps t. Ensuite on trace la tangente à la courbe au point Ta(on prend un point très proche de Ta(Ta’) en dessous et on trace la droite joignant les points Ta et Ta’ sur la courbe. Le coefficient directeur(B0) de cette droite devient donc: B0=(Ta-Ta)’/( ta-ta’), ta’ étant le point de t associé à la valeur de Ta’.On sait par ailleurs que la pièce contient 65Kg d’air.

La puissance à fournir est donc égale à 65×0.7xB0 ,B0 est en °C/Seconde et c (égal à 0.7) est en Kj/Kg/°C.

Formule générale: soit M la masse d’air présente dans la salle (en Kg),si à une valeur quelconque T de température intérieure souhaitée on a une valeur de B0 alors la puissance nécessaire est P=Mx0.7xB0. P est en Kilowatts.

Comment faire le bilan thermique de manière simple?

Les déperditions représentent la quantité d’énergie qu’il est nécessaire de mettre en œuvre pour chauffer une pièce.

Il existe plusieurs façons de faire le bilan thermique d’une pièce. Si vous êtes un novice en la matière voici une méthode simple pour calculer les déperditions thermiques d’un local.

Exemple: vous avez une pièce de 20m2 et de hauteur 2.5m. La température du local est initialement à celle souhaitée, c’est-à-dire 18°C. Dehors il fait 0°C. La capacité calorifique massique de l’air est 0.7Kj/Kg/°C et sa masse volumique est de 1,3Kg/m3.Au bout d’un temps t la température du local descend à 13°C(à l’aide d’un thermomètre on enregistre la température toute les minutes); Quelle est la puissance nécessaire pour maintenir la pièce à la température T=18°C en fonction de t?.

Le volume de la pièce est 20×2.5=50m3,donc la masse d’air présente est 50×1,300=65Kg. La quantité d’énergie transférée à l’extérieur devient donc 65×0.7×5=227.5Kj.

La puissance à fournir en fonction de t est alors P=227.5/t avec t en seconde.

Si t= 2 heures alors P=227.5(en Kilojoules)/(2x60x60)=227.5/7200=0.031Kw=31Watts