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TP 3.3: le concept MFC 2020

Fichier Word:             TP 3.3 Concept MFC 2020

I. Introduction                             

Concept MFC 2020 est piloté par l'Habitat France en lien direct avec la R&D du Groupe SAINT-GOBAIN permettant une lisibilité et une plate-forme de tests en maison individuelle pour les solutions des 3 divisions du Groupe SAINT-GOBAIN : “produits pour la construction”, “vitrage” et “matériaux hautes performances”.

Une vidéo de présentation  permet de comprendre le concept MFC 2020

Maison MFC2020

La réflexion de l’entreprise a été sur un ensemble Habitat et transport. Dans ce cas, il faut que la maison à énergie positive soit capable de produire ce qu’elle consomme. MFC a souhaité aller plus loin dans sa réflexion puisqu’elle a intégré le transport donc la maison possède une production d’énergie pour alimenter le véhicule.

Il y a eu un ensemble d’étude en amont pour permettre de faire une optimisation et  des choix techniques

Le constructeur s’est appuyé sur 3 règles d’or pour la construction :

1er phase : la conception « dite bio climatique » :

- Comment maximiser les apports solaires ?

- Bien orienter la maison et bien la positionner sur le terrain

- Bien définir les zones d’occupation de chaque pièce (ex : le garage au Nord et le salon au Sud)

2ème étape : Une isolation renforcée. Les résultats obtenus sont :    

Ubat=0.17 W/K.m² (1)

Bbio= 14.8 (en zone H1c : Bbiomax= 62) (2)

(1): coefficient de transmission surfacique moyen de l'enveloppe séparant l'intérieur du bâtiment de l'extérieur

(2):  Bbio est l’abréviation de Besoin bioclimatique. Le Bbio vise à réduire la consommation de chauffage, de rafraîchissement et d’éclairage artificiel de votre maison en optimisant sa conception

3ème étape : Des équipements performants (chauffage, électroménager, éclairage, matériels construction)

Dernière étape : La production d’énergie par production photovoltaïque

II. Rappel des notions en thermique

Dans cette partie, l’ensemble des solutions techniques est présenté ; cela permet de comprendre le concept du constructeur pour répondre aux exigences de la RT 2012 et également être plus performant. Chaque poste a été pensé de façon optimum au moment de la construction et permet de proposer des produits innovateurs existants chez chaque partenaire.

L’isolation joue un rôle fondamental pour la réduction des consommations énergétiques et également pour créer un espace de vie sain et plus confortable. En hiver, l'isolation permet de garder la chaleur à l'intérieur et donc de limiter les déperditions thermiques du bâtiment. En été, elle permet également de limiter le flux de chaleur entre l'extérieur et l'intérieur du bâtiment.

Aujourd'hui, il existe dans le commerce un grand nombre d'isolants et bien souvent, le choix n'est pas toujours évident. Pourtant chaque isolant est caractérisé par un ensemble de propriétés physiques bien précises qui permettent a la fois de les comparer entre eux et de définir leur application la plus appropriée

L’isolation joue un rôle fondamental pour la réduction des consommations énergétiques et également pour créer un espace de vie sain et plus confortable. En hiver, l'isolation permet de garder la chaleur à l'intérieur et donc de limiter les déperditions thermiques du bâtiment. En été, elle permet également de limiter le flux de chaleur entre l'extérieur et l'intérieur du bâtiment.

Aujourd'hui, il existe dans le commerce un grand nombre d'isolants et bien souvent, le choix n'est pas toujours évident. Pourtant chaque isolant est caractérisé par un ensemble de propriétés physiques bien précises qui permettent a la fois de les comparer entre eux et de définir leur application la plus appropriée

II.1 Les transferts de chaleur

A partir du  cours transfert de chaleur:

- Définir les 3 modes de transfert d’énergie thermique 

- Donner pour chacun une définition et un exemple dans l’habitat.

- Faire sa représentation schématique sur le dessin d’une paroi

 


II.2. Les propriétés thermiques

 A partir du tableau des sources à exploiter:

 « Propriétés et performance thermiques des différents matériaux documentation de AGEDEN et http://kelian.clerc.free.fr/partie_2_1.html

- nommez au  4 propriétés thermiques qui vous semblent essentiel de connaitre

- Préciser leur caractéristique

- Indiquer leur unité

  

III. Etude des relevés thermiques du chalet     

III.1 Détermination de la performance d'un bâtiment MFC 2020

Les performances d’un bâtiment sont établies à partir de paramètres comme Cep, Bbio et Tic pour la RT2012 mais aussi les déperditions de chaleur.

A partir de ce site: https://www.mafuturemaison.fr/dossier/construire/bbio-cep-tic-precisions-sur-la-rt-2012/

- Expliquer la signification des paramètres comme Cep, Bbio et Tic à partir de recherches sur internet.

- Quel est le CepMAX correspondant à la localisation du chalet,

- Quelles sont les évolutions de ces paramètres sur la RT2020?

Déterminer les déperditions calorifiques permet de connaitre l’ensemble  des « fuites » de chaleur perdues ce bâtiment.  On va rencontrer des déperditions dès lors qu’on a une température différente entre le local chauffé à une température donnée et son environnement immédiat. Ces déperditions sont quantifiées en utilisant les règles Th-U (RT 2005) qui permettent de déterminer les caractéristiques thermiques des parois de construction des bâtiments.  A partir de ce document, définissez:

- l'objectif des règle TH-U (voir ch 1 du document)

- la signification de Ubat (voir ch 2 du document) et Ubât-réf (voir ch 3 du document)

La structure de chaque partie du bâtiment est connue ainsi que les matériaux employés au niveau de leurs caractéristiques thermiques (Rth, λ,ψ) . Ces différents documents ressources sont dans le dossier technique.

Pour déterminer les déperditions Ht totales de cette maison, il est important de faire une décomposition par pôles techniques comme : les parois, le plancher, la toiture, les ouvertures (fenêtre, porte, porte fenêtre) 

a. Calcul de la résistance thermique de la surface d'une partie des  parois :

La description détaillée d’une paroi a été faite dans le dossier technique. Par rapport à sa constitution et des éléments relevés sur les documents constructeurs,  vous devez calculer la résistance thermique d'une parti de la paroi du chalet.

 

  • Calculer la résistance thermique du mur de façade ainsi que son coefficient de transmission surfacique U

formule rth

  • Le coefficient de transmission surfacique U est égal à l’inverse de la résistance thermique.

equation coeff

Le coefficient b est un coefficient de réduction relatif à un local non chauffé quelconque. La valeur de b est obtenue en considérant que la température du local non chauffé (Lnc) résulte d'un équilibre entre les apports de chaleur venant du ou des locaux chauffés (Lc) et les déperditions du local non chauffé vers l'extérieur.

 

  • A partir du tableau issu de la norme EN12831, donner la valeur de b
  • Calculer la valeur de la déperdition totale HT (en W/K) d'une  façades (on considère que la surface de façade est de 89 m²)

b. Bilan des performances de la maison : 

La société « Bastide BONDOUX », spécialisée dans le conseil et l’optimisation énergétique (http://www.bastide-bondoux.fr), a fait différents relevés afin de réaliser un « Bilan Thermique » de cette construction

Extrait du Bilan thermique de Bastide BONDOUX

logo bondoux

         

Sur cet extrait, relever la valeur:

  • de la zone climatique
  • de la résistance thermique  ainsi que de la déperdition thermiques des murs ; comparer à vos calculs
  • Ubat du chalet ainsi que le Ubat ref

c. Analyse:

 - Quelle est la performance énergétique de cette maison?

- Quels paramètres n'ont pas été pris en compte dans le calcul de la performance énergétique de cette maison? ont ils une importance sur l'impact énergétique?

III.2 Mise en situation des déperditions thermiques

A partir du logiciel MapleSim ,  nous allons simuler une régulation de chauffage à partir des paramètres des isolants

Ouvrir un exemple de simulation à partir d’un exemple de chauffage déjà construit, en suivant lien "Thermostat control"

Un schéma apparait sur la fenêtre principale

a. Analyse du montage

  • Déterminer la fonction de chaque élément en cliquant dessus ; compléter le dessin ci dessous

  • Pour faire une simulation, on doit installer des capteurs permettant des relevés ; identifier en les entourant ces différents éléments
  • Sur quels éléments peut-on agir pour analyser l’influence d’un isolant ? Identifier en les entourant
  • Cliquer dessus (1 fois) et à partir de la colonne de droite, identifier les caractéristiques de l’élément que l’on peut modifier et faire un lien avec étude précédente

 

b. Paramétrage et essais

Essai 1 :

  • A partir de la documentation technique du système de chauffage et de l’extrait thermique, paramétrer les différents éléments
  • Lancer la simulation et imprimer le document

Essai 2 :

  • Paramétrer maintenant l’isolation au niveau de référence (voir l’extrait thermique)
  • Lancer la simulation et imprimer le document 2

 

c. Conclusion

  • Analyser les performances énergétiques de cette maison en comparant les courbe obtenus lors de l’essai 1 à celle de l’essai de référence.