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CONTROLE PCE6 : ENVELOPPE ET VENTILATION - Année 2019/2020
Vendredi 15 novembre 2019 – Durée : 2h
Sans document – Calculatrice Collège autorisée uniquement
Questions de cours (5 points)
1. Expliquez pourquoi la température sèche n’est pas forcément la température ressentie par le
corps humain dans un local. (1.5 pts)
2. Qu’appelle-t-on la température de rosée et dans quel cas l’utilise-t-on. (1 pt)
3. Lorsqu’on chauffe un local, pourquoi les occupants peuvent-ils ressentir une sensation d’air
sec ? Expliquez à l’aide du diagramme de l’air humide ci-dessous : (1.5 pts)
4. Qu’utilise-t-on pour limiter le transfert d’humidité dans les parois et éviter la condensation ?
Quel rôle joue cet élément ? (1 pt)
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Exercice 1 : Etude du risque de condensation dans une paroi à ossature bois (6
points)
On cherche à évaluer le risque de condensation dans le mur de la paroi à ossature bois dont la
composition en partie courante est indiquée ci-dessous.
Composition du mur de l’intérieur vers l’extérieur :
Dénomination Epaisseur
(cm)
Conductivité λ
(W/m.K)
Perméabilité Π
(kg.m-1.s-1.Pa-1)
Sd [m]
Plaque de plâtre BA13 1.3 0,25 2 * 10-11
Lame d’air non ventilée 5 1.85*10-10
Pare-vapeur négligeable 100
Fibre de bois 20 0.04 3*10-10
Panneaux OSB 1 0,13 3.5*10-12
Pare-pluie négligeable 10
Lame d’air ventilé Non considéré
Bardage extérieur Non considéré
La lame d’air entre le pare-pluie et le bardage étant ventilée, le pare-pluie est directement soumis
aux conditions extérieures. (La lame d’air ventilée et le bardage extérieur ne seront donc pas
considérés dans les calculs).
Ti
Tse Tsi Te
T2 T1 T3
Pvi Pve
Laine de bois Lame
d’air BA13 OSB
Pare-vapeur
Pare-pluie
Pv1 Pv21 Pv22 Pv4 Pv3
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Pour le calcul, on se place dans les conditions hivernales suivantes :
Intérieur : Ti=19°C ; HRi = 70%
Extérieur : Te=-5°C ; HRe= 90%
Profil de Pv :
1. Calculer la résistance totale Rvaptot au transfert de vapeur et le flux surfacique de vapeur dans
la paroi multicouche.
Rappel : Sd est l’épaisseur de lame d’air qui donne la même résistance à la vapeur Rvap .
Ainsi : air
dvap
Π
SR =
avec Πair = 1.85*10-10 kg.m-1.s-1.Pa-1
2. Déterminer le profil de pression de vapeur dans la paroi. (Les résultats seront présentés dans
un tableau.)
Profil de Pvs :
Dans la lame d’air, l’air est supposé immobile mais il existe un échange par rayonnement entre les 2
parois de part et d’autre de la lame d’air. On prendra un Réq = 0,18 m².K/W prenant en compte la
conduction et le rayonnement de cette lame d’air.
3. Déterminer le profil de température et de pression de vapeur saturante dans la paroi. (Les
résultats seront présentés dans un tableau)
Les valeurs des résistances superficielles se trouvent en annexe 1 et les valeurs de Pvs seront prises
dans le tableau en annexe 2 en arrondissant la valeur de température au degré inférieur.
4. Y a-t-il risque de condensation superficielle ? Dans la masse ? Vous justifierez les réponses.
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Annexe 1 : Valeurs des résistances superficielles
Annexe 2 : Valeurs des pressions de vapeur saturante en fonction de la température
T [°C] Pvs [Pa] T [°C] Pvs [Pa]
-10 260 6 935
-9 284 7 1002
-8 310 8 1074
-7 338 9 1149
-6 368 10 1229
-5 402 11 1313
-4 438 12 1404
-3 476 13 1498
-2 518 14 1600
-1 563 15 1706
0 611 16 1819
1 658 17 1939
2 706 18 2066
3 759 19 2199
4 814 20 2339
5 873
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Exercice 2 : Calcul des déperditions d’une maison individuelle (9 points)
On se propose de calculer la puissance de chauffage totale nécessaire dans une maison individuelle
de plain-pied de type T3 située en centre-ville de Toulouse possédant 2 chambres, un séjour, une
cuisine indépendante, un WC et une Salle de bain. La ventilation est de type VMC double flux.
Conditions climatiques :
• Température extérieure de base Text = -5°C
• Température intérieure à maintenir Tint = 19°C
Caractéristiques de l’enveloppe :
- Murs extérieurs de l’espace chauffé (y compris celui séparant l’espace chauffé du garage)
composés de maçonnerie courante ép. 30cm et isolés par l’intérieur (et mur séparant
l’espace chauffé du garage) de résistance thermique globale : R = 4 m².K/W
- Plancher sur vide sanitaire de résistance thermique globale- R = 4,2 m².K/W
- Toiture-terrasse avec entrevous béton ép.25cm isolés par l’extérieur de résistance thermique
globale - R = 6 m².K/W
- Double vitrage peu émissif (joints de haute qualité) des fenêtres F et portes fenêtres PF - Uw
= 1.5 W/m².K
- Porte d’entrée (joints de haute qualité) - U = 1.8 W/m².K
Coefficient de réduction de température du vide sanitaire : b = 0.9
Coefficient de réduction de température du garage : b = 0.9
1000
1000
Porte entrée
100*215
F1
120*160
PF1-160*215
HSP =2,7m
F2
120*160
PF2 –
160*215
Porte garage
200*240
230
Espace Chauffé garage
Figure 2: Vue en plan de la maison – les dimensions (en cm) sont
données au nu intérieur des parois
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Catalogue des linéiques :
- Liaison plancher bas/mur : Ψ=0,46 W/m.K
- Liaison plancher haut/mur : Ψ=0,04 W/m.K
- Liaison mur/mur angle sortant : Ψ=0,02 W/m.K
- Liaison seuil de porte : Ψ=0,18 W/m.K.
- Liaison appui de fenêtre : Ψ=0,06 W/m.K
1. Calculer le coefficient de déperdition HT,i [W/K] de la maison individuelle (espace chauffé).
L’ensemble des données (coefficient de transmission, surface, etc…) nécessaires au calcul de HT,i sera
rassemblé dans un tableau.
La ventilation est assurée par une VMC double flux avec récupérateur d’efficacité 84%.
Par ailleurs, la perméabilité du logement est caractérisée par un taux horaire d’infiltration n50=1,8 h-1.
2. Calculer le coefficient de déperdition par la ventilation mécanique et par les infiltrations Hv,i
[W/K]. Détaillez et justifiez vos calculs.
3. En déduire la puissance utile de la chaudière à installer pour assurer le chauffage de la
maison.
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Annexe 3 : Extrait norme NF EN 12831 pour détermination des déperditions par
renouvellement d’air
Le coefficient nominal de déperdition par renouvellement d'air, HV,i, d'un espace chauffé (i) se
calcule comme suit :
Hv,i = Qv,i. ρ. Cp [W/K]
où :
• Qv,i est le débit d'air dans l'espace chauffé (i), en mètres cubes par seconde (m³/s) ;
• ρ est la masse volumique de l'air à θint,l, en kilogrammes par mètre cube (kg/m³) ; ρair = 1.2
kg/m3
• Cp est la capacité calorifique massique de l'air à θint,i en kilojoules par kilogramme et par
kelvin (kJ/(kg·K)). Cp = 1020 J/kg.°C
avec : Qv,i = Qvinf,i . + Qvsu,i . fv,i [m3/h]
• Qvinf,i est le débit d'infiltration d'air dans l'espace chauffé (i), en mètres cubes par heure
(m³/h) ;
• Qvsu,i est le débit d'air introduit dans l'espace chauffé (i), en mètres cubes par heure (m³/h) ;
• fv,i est le facteur de réduction de température, donné par :
fv,i = (θint,i-θsu,i) / (θint,i-θe)
• θsu,i est la température de l'air introduit dans l'espace chauffé (i), (en provenance du système
central de chauffage de l'air, d'un espace voisin chauffé ou non chauffé, ou de
l'environnement extérieur), en degrés Celsius (°C). En cas d'utilisation d'un système de
récupération de chaleur, on peut calculer θsu,i à partir de l'efficacité du système de
récupération de chaleur. θsu,i peut être supérieur ou inférieur à la température de l'air
intérieur.
Détermination du débit de ventilation Qvsu,i et efficacité de l’échangeur Double-Flux :
eint,i
esu,i
maxP
PE
θθθθ
−−
==
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Tableau 1 - Débit extraits minimum devant pouvoir être extrait dans les pièces de service
Détermination du débit d’infiltration d’air Qvinf,I :
Qvinf,i = 2. Vi . n50 . ei . ɛi
• n5o est le taux horaire de renouvellement d'air (h-1), résultant d'une différence de pression
de 50 Pa entre l'intérieur et l'extérieur du bâtiment, y compris l'effet des entrées d'air ;
• ei est le coefficient d'exposition ;
• εi est le facteur correctif de hauteur, prenant en compte l'augmentation de la vitesse du vent
avec la hauteur de l'espace considéré au-dessus du niveau du sol.
Tableau 2 – Valeurs par défaut de ei
Tableau 3 – Valeurs par défaut de ɛ
ei