Chaleur et température

1. Notions de génie thermique : Sommaire Chaleur et température Transferts thermiques Flux de chaleur Conductivité thermique  Isolation et résistance thermique Réglementation thermique

2. Chaleur et température Unité de la chaleur ? La chaleur (Q) est une forme d’énergie, on l’exprime en Joules (unité du système international), en calories (1cal = 4,18 Joules) ou encore en kwh (1kwh = 1000.3600 Joules). James Prescott JOULE (1818-1889) (GB) La température (t,T ou ) est une variable de la chaleur, elle s’exprime en °C (degrés Celsius) ou en K (Kelvin) : Remarque : t(°C) = T(K) - 273,15. Le « zéro Kevin » est aussi appelé« zéro absolu ». Une différence de température sera la même qu’elle soit exprimée en K ou en °C. Anders CELSIUS (1701-1744) (Suède)

3. Chaleur et température On chauffe donc la température augmente Il faut 4185 Joules (1000 calories) pour échauffer 1 Kg d’eau d’un degré Celsius. Il faut 880 Joules (210 calories) pour échauffer 1 Kg de béton de 1°C. Il faut 540 Joules (130 calories) pour échauffer 1 Kg de fonte d’un degré Celsius. Ces valeurs sont les chaleurs massiques des corps ou capacités thermiques massiques. On la note C, elle s'exprime en J/kg/K. La masse ainsi chauffée constitue une capacité thermique ; c’est un réservoir d’énergie.

4. Chaleur et température On chauffe mais la température n’augmente pas Une variation de chaleur n’entraine pas nécessairement une variation de température s’il y a changement de phase (changement d’état). C’est la chaleur latente (ou enthalpie) de changement d’état. Pour les opérations inverses : les chaleurs latentes sont égales en valeur absolue La vaporisation est une opération qui exige une fourniture d'énergie au liquide. La condensation est une opération qui correspond à une libération de chaleur par la vapeur qui se condense.

5. Il y a transfert de chaleur entre deux points où règnent des températures différentes : le transfert s'effectue toujours de la température la plus élevée à la température la plus faible. La différence de température est la force motrice du transfert de chaleur. Transferts thermiques La conduction Pas de déplacement de matière

6. La convection Transferts thermiques Propagation de la chaleur dans un fluide en mouvement

7. Le rayonnement Transferts thermiques

8. Le rayonnement Transferts thermiques

9. Le rayonnement Transferts thermiques

10. Flux de chaleur, analogie électrique. On définit le flux de chaleur ou la puissance thermique Φ (en Watts) comme la quantité de chaleur Q (en Joules) traversant une surface S (m²) pendant le temps Δt (s). Analogie électrique : Flux de chaleur Φ  Courant électrique I Différence de température   différence de potentiel (tension U) Dans un bâtiment, plus on réduit l’écart de température avec l’extérieur, plus on réduit la consommation de chauffage. Oui pour les économies, peut-être pas pour le confort… Je pars en week-end…. Je coupe le chauffage ?

11. Flux de chaleur, analogie électrique.

12. Conductivité thermique . Elle indique la quantité de chaleur qui se propage : • en 1 seconde, • à travers 1 m² d'un matériau, • épais d'un 1 mètre, • lorsque la différence de température entre les deux faces est de 1°C. λ en W/m/°C

13. Conductivité thermique . TH en mW/m/°C

14. Isolation et résistance thermique. R = 5 m².°C/W est obtenu avec 200mm de laine de verre TH40. R = 3,15 m².°C/W est obtenu avec 100mm de laine de verre très haute performance TH32.

15. Réglementation thermique dans le bâtiment • La RT2005 Impose une consommation d’énergie primaire du bâtiment CEP (en kwhprimaire/m²/an) à ne pas dépasser ; 80 à 130 kwhprimaire/m²/an suivant les zones climatiques. • Cette consommation prend en compte le chauffage, la climatisation, l’eau chaude sanitaire, l’éclairage et la ventilation. Ces postes de consommation peuvent se compenser entre eux.

16. Réglementation thermique dans le bâtiment La performance de l’enveloppe • Les conceptions bioclimatiques • Les énergies renouvelables • L’orientation et les apports gratuits.

17. Réglementation thermique dans le bâtiment Le rendement et la modulation Chauffage : utilisation de chaudières à haut rendement, programmateurs d’ambiance, réseaux de distribution de chaleur basse température. L’eau chaude sanitaire : Utilisation de solaire thermique et renforcement de l’Isolation du ballon. L’éclairage : utilisation de lampes basse consommation, Régulation de la puissance d’éclairement, privilégier l’éclairage naturel. La ventilation :modulation des débits d’extraction, récupération de chaleur (VMC double flux), renforcement de l’étanchéité du réseau aéraulique.