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Publié le vendredi 06 mai 2011
Résumé

Ou comment comparer l'évolution des besoins de chauffage?   "Quantifier le froid"  

Ou comment comparer l'évolution des besoins de chauffage?

 

"Quantifier le froid"

 

La consommation de chauffage est liée à l'écart de température entre l'ambiance intérieure et l'extérieur du bâtiment.

 

Or la température varie d'un lieu à un autre.

 

La notion de "Degré-Jour" a été introduite pour permettre la détermination de la quantité de chaleur consommée sur une période donnée et pour effectuer des comparaisons entre des bâtiments situés dans des zones climatiques différentes.

 

Le principe consiste à additionner, jour après jour, les écarts de température existant entre l'intérieur et l'extérieur. Par exemple, si, en moyenne de la journée, il fait 20° à l'intérieur et 5° degrés à l'extérieur, on parlera de 15 degrés-jours. De même 3 journées à 0°C extérieurs seront comptabilisés comme 60 Degrés-Jours.

 

En additionnant tous les écarts entre intérieur et extérieur sur tous les jours de la période de chauffe, on aura un nombre proportionnel au besoin de chaleur du bâtiment : les Degrés-Jours du lieu.

 

En généralisant :

 

Le nombre de Degrés-Jours d'une période de chauffage est égal au produit du nombre de jours chauffés multiplié par la différence entre la température intérieure moyenne du local considéré et la température extérieure moyenne.

 

DJ = nombre de jours chauffés x (T intérieure moyenne - T extérieure moyenne).

 

Qu'est-ce qu'une "température moyenne journalière" ?

 

Un bâtiment possède une certaine inertie. On a donc considéré que son besoin de chauffage était proportionnel à la température moyenne d'une journée (et non à la température la plus froide de la nuit). Il a été convenu de prendre comme référence la moyenne arithmétique entre la température minimale de nuit et maximale de jour.

 

Ainsi, une température minimale de -5°C à 3h00 du matin et +7° à 15h00, va être comptabilisée comme une journée dont la température moyenne est de 1°C.

 

Degrés-Jours "normaux" en base 15/15

 

La chaleur à fournir au bâtiment n'est pas rigoureusement proportionnelle à la différence entre la température extérieure moyenne et la température de confort du local. En effet, le bâtiment jouit de certains apports gratuits : le soleil, la chaleur produite par les occupants et les équipements (les gains internes).

 

Ainsi, pour une habitation domestique, l'expérience a appris que dans notre pays une température intérieure moyenne (moyenne sur l'ensemble des pièces et moyenne sur les 24 heures de la journée) de 18°C pouvait être considérée comme représentative de la température de confort désirée.

 

Et les apports gratuits (gains internes et externes) sont estimés en moyenne à environ 3°C.

 

Si bien que le système de chauffage ne doit plus chauffer que jusque 15°C (le soleil et l'occupation permettant la montée de la température jusque 20°C).

 

De même, s'il fait 15°C dehors, le chauffage peut être interrompu : on est en dehors de la saison de chauffe.

 

On parle alors de "Degrés-Jours en base 15/15" comme étant l'indicateur représentatif des besoins de chauffage dans notre région.

 

Ainsi, une température minimale de -5°C à 3h00 du matin et +5° à 15h00, va être comptabilisée comme 14 DJ en base 15/15.

 

Des moyennes de ces Degrés-Jours ont été établies par l'IRM sur les 30 dernières années : ce sont les Degrés-Jours Normaux. Ils servent de référence pour définir la rigueur moyenne de l'hiver.

 

A titre d'exemple, le tableau ci-dessous indique la valeur des Degrés-Jours 15/15 normaux (DJ 15/15) pour la période de chauffe, pour un certain nombre de villes et communes. 

 

La durée de la saison de chauffe

 

S'il fait 8°C au petit matin en juillet et 18°C l'après-midi (donc température moyenne de 13°C), faut-il comptabliser 2 Degrés-jours 15/15 ? Pour l'IRM : oui, bien sûr. Pourtant, on sait que la chaudière ne sera pas remise en route pour autant et qu'il ne faut donc pas comptabiliser ce "froid"-là.

 

L'ATIC a donc défini des critères de début et de fin de saison de chauffe :

 

Le début de saison de chauffe est le premier jour, d'août, de septembre ou d'octobre, pour lequel simultanément la température maximum Tm n'a pas atteint 18°C et 2 DJ au moins ont été relevés sur la journée.

 

La fin de la saison de chauffe est le jour de mai ou juin à partir pour lequel simultanément la température maximum Tm est supérieure à 18°C et 2 DJ au plus ont été relevés sur la journée;

On notera que cela explique certaines différences trouvées entre tableaux de degrés-jours : certains sont basés sur les données strictes de l'IRM, d'autres sont basées sur les valeurs de l'ATIC où "l'été n'est pas comptabilisé".

 

Degrés-Jours "équivalents"

 

 

En toute rigueur, le calcul des Degrés-Jours repose sur le calcul des apports solaires propres à chaque bâtiment. Ainsi, un bâtiment fortement vitré bénéficiera d'un apport solaire hivernal important et ses besoins de chauffage diminueront d'autant.

 

De plus, un bâtiment bien isolé verra sa chaudière coupée plus tôt puisque les mêmes apports des équipements intérieurs (l'éclairage par exemple) feront monter plus vite la température intérieure.

 

La figure ci-dessous permet de visualiser la réalité :

 

La température extérieure moyenne décrit la courbe sinusoïdale jaune et présente son minimum en hiver. 

 

La contribution des apports solaires permet de déterminer la courbe rouge, dite des "températures sans chauffage" SC : c'est le lieu des températures moyennes atteintes à l’intérieur sans apport de chauffage. La courbe rouge est au-dessus de la courbe jaune : les températures intérieures sont supérieures aux températures extérieures par l'action des gains solaires.

 

L’horizontale verte représente la température de confort (ici, par simplification 18 °C). 

 

La droite horizontale bleue détermine le lieu des "températures de non-chauffage" NC, c’est-à-dire la température au-delà de laquelle il n’est plus nécessaire de chauffer, car le supplément de température permettant d’atteindre la droite des températures de confort est fourni par les gains internes (supposés constants).

 

La surface rectangulaire rouge représente donc les degrés-jours équivalents du mois de novembre (10,5°C x 30 jours = 315 DJ).

 

La surface hachurée comprise entre la courbe sans chauffage et la droite de non-chauffage représente les Degrés-Jours du bâtiment considérés sur la période de chauffage, encore appelés "Degrés-Jours Equivalents".

 

Ce calcul qui fournit précisément les besoins du bâtiment est assez complexe, notamment parce qu'il suppose une évaluation de l'ombrage des bâtiments voisins sur les façades, parce qu'il intègre la notion d'inertie dans la récupération des apports solaires, etc...

 

La méthode de calcul détaillée est reprise dans la NIT 155 (Note d'Information Technique du CSTC).

 

Ce mode de calcul est également à la base de la "Be 450", c'est-à-dire de la méthode de calcul de la consommation d'un bâtiment agréée par la Région Wallonne pour l'introduction d'un permis de bâtir d'un bâtiment qui ne satisferait pas à la K55. En clair : un bâtiment fortement vitré pourrait ne pas vérifier la K55 et pourtant ne pas avoir une consommation de chauffage importante grâce aux gains solaires hivernaux. L'architecte peut alors calculer la consommation de chauffage prévisible du bâtiment (la "Be 450") et ce calcul sera basé sur l'estimation des degrés-jours équivalents du bâtiment.

 

Où trouver les degrés jours ?

 

Ils sont communiqués gratuitement par l'ARGB. Mais attention : leur base de référence est de 16,5°C ! Autrement dit, si la température moyenne journalière est de 5°, ils comptabiliseront 11,5 D°J, alors que 10 D°J seront comptabilisés en base 15°C. Peu importe, mais l'essentiel est de conserver une base de référence commune constante (ainsi, en base 16,5°C, les degrés-jours normaux annuels sont de 2458 !). Si la base 15 convient bien aux bâtiments administratifs ou scolaires coupés la nuit et le week-end, la base 16,5 est sans doute meilleure dans les bâtiments chauffés en permanence comme les lieux d'hébergement. Cliquez ici!