Les déperditions de chaleur, qu'est ce que c’est ?
Réduire les déperditions thermiques c'est essentiel pour augmenter l’efficacité énergétique d’une construction. Mais à quoi correspondent vraiment ces déperditions et comment les réduire efficacement ?
Les déperditions thermiques : c’est la quantité de chaleur qui s'échappe d’un local en un temps donné dès que la température extérieure est plus faible que la température intérieure. Cette perte énergétique doit être compensée si l’on veut maintenir une température donnée dans ce local. Pour ce faire, la puissance thermique de votre système de chauffage doit être obligatoirement supérieure aux déperditions de chaleur totales.
C’est en réduisant les déperditions thermiques que l’on peut diminuer la puissance thermique à installer.
Les déperditions d’une construction s’expriment en KW. Elles sont directement liées à la différence de température entre la température intérieure et la température extérieure. La température intérieure est conventionnellement prise à 19°C mais peut être remplacée par la température de consigne choisie par les occupants (souvent comprise entre 19°C et 21°C). La température extérieure est une température conventionnelle appelée : température extérieure de référence qui dépend de la zone climatique et de l’altitude de la construction. Cette température correspond à la température la plus froide à laquelle peut être exposée une construction en fonction de sa zone géographique.
Source : déperditiondechaleur.fr
Les différents calculs de déperdition de chaleur
Il existe plusieurs manières de calculer les déperditions de chaleur mais deux ressortent particulièrement en termes de fiabilité et de précision. On parle des méthodes de calcul qui utilisent les coefficients G ou RAGE pour connaître les déperditions d’une habitation. Notre simulateur calcule le coefficient G, nous nous concentrerons sur cette méthode car c’est sur ce coefficient que Qualit’ENR se base.
Le calcul par le coefficient RAGE
La méthode de dimensionnement par abaques aussi appelée RAGE (Règle de l'Art Grenelle Environnement 2012) consiste à estimer la puissance de l’appareil.
- H1 : déperditions par les surfaces extérieures ou sur les pièces non chauffées
- H2 : déperditions par les surfaces vitrées
- H3 : déperditions par le plancher bas
- H4 : déperditions par le plafond
- H5 : déperditions par renouvellement d’air
T.int est la température intérieure.
T.ext est la température extérieure de base du lieu, éventuellement différente en fonction de l’altitude.
Le coefficient de surpuissance se base sur :
- les déperditions par les ponts thermiques
- le potentiel de surchauffe de la pièce où l'appareil est installé
- la prise d’air comburant, si cette dernière est réalisée par un orifice dans une paroi de la pièce
La puissance de l’appareil (en W) est ensuite calculée par la formule suivante :
W = (H1 + H2 + H3 + H4 + H5) x coefficient de surpuissance x (T.int – T.ext)
Le calcul par le coefficient G
Le coefficient G est un indice global des déperditions d'une habitation. Si vous ne le connaissez pas, des valeurs de référence peuvent être utilisées en fonction de l’année et du type de construction concernée.
Son résultat vous donnera l’état des déperditions thermiques d’une construction, la puissance énergétique nécessaire au maintien de la température désirée, exprimée en Watt/(m3.°C) et quel système de chauffage est le plus économique pour combattre ces pertes énergétiques.
Zone géographique
En rapport avec le calcul des déperditions de chaleur du coefficient G voici le tableau des températures extérieures en fonction de votre zone géographique. Dans le calcul par le coefficient G, la température extérieure correspond à T° Base.
Carte de France source : ABCClim.net
Précisions :
- Tous les logements se situant à 25km ou moins de la mer ou d'un point d'eau important, doivent ajouter +2°C par rapport à leur zone géographique.
- Certains départements sont coupés entre deux zones climatiques. Faites bien attention à savoir dans quelle zone climatique votre logement se situe.
Exemple : J'habite à La Rochelle à une altitude comprise entre 0 et 200m (zone B) et ma maison est à moins de 25km de la mer, ma température extérieure de référence n'est plus -4°C mais -2°C.
Exemple : DT = G x V x ΔT = G x V x (T° consigne - T° base).
Les températures indiquées sur le tableau ci dessus correspondent aux températures extérieures moyennées les plus froides en hiver appelées températures de base du lieu d'habitation. Informations fournies selon la norme française NF EN 12831-1.
Méthode de calcul des déperditions de chaleur par le coefficient G
Cette règle de calcul utilise G le coefficient global de déperdition volumique du bâtiment, le volume de chaque pièce, et l'écart avec la température de base. Si le coefficient G exprimé en Watt/(m3.°C) du logement étudié n'est pas connu, on peut se référer à une liste de valeurs forfaitaires à partir de la connaissance de la période ou du type de construction.
Si le coefficient G est fiable pour les bâtiments modernes construits selon les normes RT2020 à RT2005, des précisions sur les matériaux qui composent les bâtiments antérieurs à 2005 sont à apporter (matériaux de la toiture, des murs, des sols...).
DT = Déperditions Thermiques en Watt (diviser par 1000 pour kW)
G = Valeurs moyennes observées
V = Volume habitable en mètres cube
T° Consigne = La température désirée dans l'habitation
T° Base = La température extérieure correspondant à votre zone d’habitation et votre altitude (voir la carte ci dessous)
ΔT = Ecart de température entre la température consigne - la température extérieure de votre zone géographique
DT = G x V x ΔT = G x V x (T° consigne - T° base)
Construction selon RT
- Isolation norme RT 2020 : G = 0,20
- Isolation norme RT 2012 : G = 0,60
- Isolation norme RT 2005 : G = 0,80
Complément d'information pour les constructions antérieures à la RT2005 en fonction de l'isolation des différentes parois sous le coefficient K.
Coefficient K des Murs
- Granite ou basalte (40 cm) : K = 3
- Béton plein (22 cm) : K = 3
- Pierre semi ferme (40 cm) : K = 2
- Pierre tendre (30 cm) : K = 2
- Brique pleine (35 cm) : K = 2
- Agglos béton parois épaisses (30 cm) : K = 2
- Torchis (terre comprimée) (30 cm) : K = 2
- Brique creuse (25 cm) : K = 2
- Parois double avec vide d’air (35 cm) : K = 2
- Béton cellulaire (20 cm) : K = 1
- Parois isolé : K = 0,5
Coefficient K de la toiture
- Comble non chauffé et fortement ventilé et plancher non isolé : K = 3
- Comble non chauffé et fortement ventilé et plancher isolé : K = 3
- Toiture-terrasse isolée : K = 3
- Comble non chauffé et faiblement ventilé et plancher isolé : K = 1,5
- Comble chauffé et toiture isolée : K = 0,5
- Toiture-terrasse isolée : K = 0,5
- Comble non chauffé et faiblement ventilé et plancher isolé : K = 0,5
- Comble non chauffé et fortement ventilé et plancher isolé : K = 0,5
Coefficient K du plancher bas
- Plancher bas sur vide sanitaire non isolé : K = 1,5
- Plancher bas sur terre plein non isolé : K = 1
- Plancher bas sur terre plein isolé : K = 0,5
- Plancher bas sur vide sanitaire isolé : K = 0,5
Le coefficient K des parois permet de connaître le coefficient G d'une construction en se basant sur des résultats prédéfinis par Qualit'ENR. Ce sont les différentes combinaisons de coefficient K qui vous donneront le coefficient G. Le coefficient K se base également sur le nombre de niveaux qu'a la construction étudiée. Notez que le coefficient G diminue plus l'isolation est bonne mais aussi quand l'habitation comporte plusieurs niveaux.
Se référer aux tableaux ci-dessous pour déterminer le coefficient G par le coefficient K
Source : Qualit'ENR
Source : Qualit'ENR
Méthode de Calcul de consommation annuelle selon le DJU
Les DJU (Degrés Jours Unifiés) représentent la somme des écarts quotidiens de température par rapport à un seuil de référence (18°C) et par zone géographique. La base de 18°C a été établie pour une température intérieure de 19°C. Ce degré supplémentaire considéré comme gratuit est apporté par les sources internes (occupants, appareils, éclairages) et sources externes (rayonnement solaire).
Ce calcul permet de déterminer la consommation annuelle en chauffage nécessaire pour conserver la température de consigne. Grâce aux résultats donnés par le calcul de consommation annuelle, il est possible de connaître le coût de consommation annuelle pour chaque type de combustibles.
Le calcul de consommation est le suivant :
C = DT x DJU x i
C = consommation annuelle en kWatt
DT : calcul de déperdition de chaleur en kWatt = G x V x ΔT = G x V x (T° consigne - T° base)
DJU = Degrés jours unifiés
i = coefficient d'intermittence
Pour le calcul des DJU nous utilisons les données renseignées dans le PDF ci-dessous fournies par Météo France.
Vous pouvez consulter la table des DJU sur la période 2012 à 2022
Prochaine mise à jour des DJU aura lieu en 2024
Coefficient d'intermittence
Le coefficient d'intermittence (ou facteur d'utilisation) appelé "i" dans nos calculs, est utilisé dans le calcul de la consommation annuelle d'un appareil de chauffage pour tenir compte de la manière dont cet appareil est utilisé dans le temps.
Dans de nombreux cas, les appareils de chauffage ne fonctionnent pas de manière continue tout au long de l'année. Par exemple, un système de chauffage peut être allumé pendant une certaine période de la journée ou de la saison, puis être éteint le reste de temps. Le coefficient d'intermittence permet de prendre en compte ce mode de fonctionnement.
Ainsi, si un système de chauffage fonctionne à pleine capacité pendant la moitié du temps total sur une année (par exemple, 12 heures par jour sur 24 heures), le coefficient d'intermittence serait de 0,5. C'est pourquoi une distinction est faite en fonction du type de bâtiment étudié.
- Logement principal : i = 0,9
- Hôpitaux : i = 0,9
- Maison de retraite : i = 0,9
- Piscine : i = 0,9
- Logements collectifs : i = 0,9
- Établissements scolaires avec internat : i = 0,8
- Bâtiments communaux : i = 0,7
- Bâtiments industriels : i = 0,5
- Groupes scolaires : i = 0,5
- Collèges, lycées : i = 0,5
- Salle des fêtes, gymnases : i = 0,5
Coefficient de confort
Pour aller plus loin dans le calcul de consommation annuelle nous prenons en compte le chauffage dit “secondaire” pour être au plus proche des usages réels.
Cela concerne principalement les appareils de chauffage qui utilisent le bois comme combustible.
Même si une habitation est chauffée uniquement au poêle à bois par exemple, le chauffage au poêle ne sera pas considéré comme chauffage principal. Pour que votre système de chauffage soit considéré “principal”, il doit pouvoir assurer une chauffe hors gel pendant 8 jours consécutifs. C’est pourquoi nous appliquons un coefficient particulier pour les systèmes de chauffage utilisant le bois en combustible, ici dit “chauffage secondaire”.
NB : dans une maison construite
selon la RT 2012, un appareil au bois ne peut
assurer à lui seul le chauffage de
plus de 100 m2.
*Source : Haut de France développement durable
Voici nos coefficients de chauffage au bois appliqués au calcul de consommation annuelle :
- Chauffage premier (pas unique) : coefficient 0.8
- Chauffage complémentaire (soir et week-end) : coefficient 0.5
- Chauffage d'agrément (plaisir de la flamme) : coefficient 0.25
En plus du résultat des déperditions de chaleur, vous trouverez sous forme de graphique, le coût des différents combustibles. Cela vous aidera dans votre réflexion à choisir le système de chauffage le plus adapté à vos besoins.
Exemple : Vous vivez dans votre résidence principale (i = 0.9) de 120m² avec 2,5m de hauteur de plafond aux normes RT2020 (G = 0,2), à Rennes (voir les DJU et degré de la zone géographique) ici -5°C pour la température extérieure entre 0 et 200m d'altitude et pour un DJU de 1562. La chaleur désirée dans l'habitation est de 20°C.
Commençons par calculer la déperdition de chaleur : DT = G x V x (T° consigne - T° base)
DT = (0,2 x 120 x 2,5) x (20-(-5)) = 60 x 25 = 1500W = 1,5kW
Maintenant la consommation annuelle : C = DT x DJU x i
C = 1.5 x 1562 x 0.9 = 2 108,7 kW/an
Surdimensionnement et puissance nominale des appareils de chauffage
Le surdimensionnement d'un appareil de chauffage se produit lorsque la capacité de l'appareil est plus grande que nécessaire pour chauffer l'espace ou répondre à la demande de chaleur. Cela peut se produire pour diverses raisons, mais cela peut entraîner plusieurs problèmes et inefficacités dans le système de chauffage tel que : une consommation excessive d'énergie, un confort réduit, une usure prématurée de l'équipement ou encore des coût plus élevés.
Puissance nominale et plage d'utilisation
L'écart entre la puissance nominale d’un appareil avec le besoin en chauffage d’une pièce est parfois mal interprété. La puissance nominale d’un appareil peut couvrir plusieurs plages d’utilisation, tout dépend de la manière dont il est utilisé. Cela vaut particulièrement pour le chauffage au bois, car on peut maitriser la quantité de bois utilisé pour chauffer la pièce.
Avantages du chauffage au bois
L’un des avantages certain du chauffage au bois est sa capacité de chauffe rapide. Contrairement aux autres systèmes de chauffage, le bois monte plus vite en température et délivre plus vite de la chaleur. Lorsqu’un autre système de chauffage va consommer de l’énergie et mettre un certain temps d’utilisation avant de délivrer de la chaleur dans la pièce.
Combustibles
Pour établir nos résultats sur la consommation annuelle en fonction du combustible observé, nous nous appuyons sur la donnée la plus récente possible. Aussi nous tâchons d'actualiser ces informations de manière trimestrielle. Nos sources viennent directement du Ministère de la transition écologique et de professionnels du milieu. Les prix affichés sur le tableau ci-dessous ne tiennent pas compte des éventuels abonnements nécessaires à leur accessibilité (exemple : électricité).
Combustibles | Pouvoir calorifique (kWh/unité) | Prix du kWh (€) |
Gaz | 12,800 | 0,119600 |
Fioul | 10,000 | 0,120400 |
Propane | 12,780 | 0,175900 |
Bois bûches | 4,080 | 0,044200 |
Granulés de bois | 4,900 | 0,075500 |
Électricité | 1,000 | 0,256600 |
Pompe à chaleur PAC | 3,000 | 0,083302 |
*Tarifs mis à jour au 12/01/2024
Source : Consulter les prix donnés par SDES ; Prix du granulé par Propellet
COP et SCOP de la pompe à chaleur
La COP (Coefficient de Performance) et le SCOP (Saisonnière Coefficient of Performance) sont des indicateurs de performance pour évaluer l'efficacité d'une pompe à chaleur (PAC). Ils mesurent l'efficacité énergétique de la PAC dans le processus de transfert de chaleur. La pompe à chaleur étant un système de chauffage et pas un combustible, des précisions s'imposent.
COP (Coefficient de Performance) : le COP d'une pompe à chaleur est le rapport entre la quantité de chaleur produite et la quantité d'énergie électrique consommée pour la produire. Il représente l'indicateur de performance optimal de l'appareil, se basant sur des conditions opérationnelles avec une température extérieure d'environ 7°C. Un COP élevé indique une efficacité accrue, par exemple, un COP de 5 signifie que pour 1 kW d'électricité consommée, la PAC produit 5 kW de chaleur.
SCOP (Saisonnière Coefficient of Performance) : le SCOP est similaire au COP, mais il prend en compte les performances de la PAC sur une saison entière, en tenant compte des variations de température extérieure et de la diversité des conditions climatiques tout au long de l'année en fonction de votre zone géographique. Il mesure l'efficacité énergétique moyenne de la PAC sur une saison complète, ce qui le rend plus représentatif de sa performance globale dans des conditions réelles d'utilisation. Le SCOP est un indicateur plus fiable pour évaluer l'efficacité d'une PAC sur une année complète. Il prend également en compte le type d'appareil qui délivre la chaleur (radiateurs, planchers chauffants).
Dans notre cas, nous prenons le parti du SCOP étant donné que notre calcul se base sur les DJU. Un choix logique comme nous observons des températures extérieures plus basses que celles mises en situation pour le COP (7°C). Nous retenons un SCOP de 3 pour les pompes à chaleur. Pour 1kW d'électricité consommée, la PAC produit 3kW de chaleur. Ce qui explique notre prix de "combustible PAC" (3 fois moins cher que celui de l'électricité). Pour vérifier nos informations, consultez le rapport Legifrance.
*Ces valeurs sont situationnelles et ne représentent pas forcément votre cas. Les valeurs peuvent varier selon la puissance de votre PAC et de votre zone géographique. C'est votre chauffagiste qui saura répondre à l'actuel SCOP de votre installation.
Types de déperditions thermiques
Les déperditions par les surfaces
Les déperditions de chaleur par les surfaces représentent la majeure partie des pertes que peut subir une habitation. Les surfaces concernées sont :
- La toiture représente entre 20 à 30% des pertes de chaleur
- Les murs avec des pertes comprises entre 20 et 25%
- Les menuiseries avec les fenêtres et les portes extérieures qui représentent 10 à 15% des déperditions
- Les sols sont aussi responsables de pertes de chaleur à moindre mesure avec 5 à 10%
Travaux pour réduire les déperditions par les surfaces
Pour réduire les déperditions par les surfaces, il faut en priorité isoler les combles. Pour ce faire, plusieurs interventions sont possibles. Vous pouvez faire souffler vos combles perdus qui reste l’option la plus efficace. Vous pouvez déposer des panneaux d’isolation ou de la laine de verre. En cas de combles aménagés il vous faudra isoler les rampants.
Les murs peuvent être isolés avec des travaux d’isolation par l'extérieur (ITE) ou par l'intérieur (ITI). Dans le cas d’une isolation des murs par l'intérieur, vous perdrez en surface habitable.
Les travaux sur les pertes de chaleur des menuiseries concernent particulièrement les fenêtres. Opter pour des fenêtres à fort pouvoir isolant pour réduire le plus efficacement les déperditions thermiques. Il en va de même pour les portes qui mènent à l'extérieur.
L’isolation du sol se fait par le dessus ou le dessous pour réduire une déperdition de chaleur. Dans le cas d’une isolation par le dessus, prévoyez de rehausser vos portes en conséquence. L’isolation par le bas, elle, n’est possible que si vous possédez une cave par exemple. L’isolant est placé sur le plafond de la cave pour éviter que les pertes de chaleur atteignent les pièces de vie.
Les déperditions par le renouvellement d’air
Les déperditions par le renouvellement de l’air sont causées par deux facteurs. Le premier est le renouvellement d’air sanitaire, indispensable pour que l’air d’un logement soit respirable et sain. Le deuxième vient des infiltrations de l’enveloppe de la construction. Les déperditions par le renouvellement d’air représentent 20 à 25% des pertes globales d’un bâtiment avec une part inévitable dédiée à l’air respirable.
Les pertes par renouvellement d’air viennent de :
- La structure de l’enveloppe
- La tuyauterie
- Trappes, combles, ouvertures
- Les menuiseries extérieures
- Passage des équipements électriques
Travaux pour réduire les déperditions par le renouvellement d’air
Assurer une bonne étanchéité des portes et fenêtres pour éviter les infiltrations d'air froid.
Vérifier et isoler les conduits d'air de ventilation pour réduire les pertes de chaleur.
Calfeutrer les fissures et les espaces autour des tuyaux, des prises électriques et des interrupteurs pour éviter les infiltrations d'air.
En mettant en œuvre ces travaux et ces améliorations, vous pouvez réduire de manière significative les déperditions de chaleur liées au renouvellement d'air tout en améliorant l'efficacité énergétique de votre maison.
Les déperditions par les ponts thermiques
Les ponts thermiques se produisent là où il y a une interruption dans l'enveloppe thermique d'un bâtiment, telle qu'une rupture dans l'isolation. Ces interruptions permettent à la chaleur de s'échapper plus rapidement que dans le reste de la structure, créant des zones plus froides.
Les exemples courants de ponts thermiques comprennent les jonctions entre les murs et les planchers, les coins d'un bâtiment, les liaisons entre les murs intérieurs et extérieurs, les encadrements de fenêtres, les poutres encastrées dans les murs, etc.
Les ponts thermiques entraînent une perte de chaleur accrue, ce qui oblige le système de chauffage à travailler plus dur pour maintenir une température intérieure confortable. Cela se traduit par une augmentation des coûts de chauffage et une réduction de l'efficacité énergétique du bâtiment.
Travaux pour réduire les déperditions par les ponts thermiques
Ajoutez une isolation thermique de haute qualité aux zones sujettes aux ponts thermiques, comme les jonctions entre les murs et les planchers, les coins de bâtiments, les encadrements de fenêtres et les poutres encastrées. Les matériaux d'isolation efficaces comprennent la laine de verre, la laine de roche, la mousse rigide et les panneaux isolants.
Les rupteurs de ponts thermiques sont des éléments conçus pour interrompre la continuité thermique à travers des éléments structurels, tels que les linteaux au-dessus des fenêtres. Ils sont utilisés pour minimiser les pertes de chaleur à ces endroits critiques.
A retenir sur les déperditions de chaleur
Réduire les déperditions thermiques contribue à améliorer l'efficacité énergétique de votre construction, ce qui se traduit par des économies d'énergie et un plus grand confort. La combinaison de plusieurs de ces interventions peut permettre de minimiser de manière significative les pertes de chaleur.