Concept de maison passive partie 1
- Irene Ludovic
- 28 mai 2023
- 3 min de lecture
Dernière mise à jour : 29 mai 2023
Avec la première ébauche de plan de la maison, j'ai fait une estimation simple du caractère passif de la maison. Tout d'abord, j'ai déterminé l'isolation de la maison à l'aide de l'application très utile du site web ubakus [1]. Pour notre projet, j'ai obtenu une transmission de chaleur moyenne à travers les murs de 225 W/K. Les pertes ou gains de chaleur dépendent ensuite de la température extérieure moyenne (T(t)), que j'ai relevée à la station météorologique du Kanti Glarus [3].
La température moyenne intérieure Tin varie entre 19°C et 26°C et est ajustée chaque mois pour réduire la différence entre le transfert de chaleur entrant et le transfert de chaleur sortant.
Pour le gain de chaleur à travers les fenêtres orientées au sud, j'ai utilisé la géométrie vectorielle avec l'axe x orienté vers l'est, l'axe y orienté vers le nord et l'axe z orienté vers le haut. L'idée est de calculer les gains et les pertes de chaleur pour une journée type de chaque mois. Pour la position du soleil, j'ai utilisé la valeur du 21 du mois.
Le vecteur du rayonnement solaire est donné par :
L'angle d'élévation epsilon et l'angle azimutal alpha ont été déterminés à l'aide des données du site web suncalc [2]. Pour l'intensité du rayonnement solaire, j'ai utilisé les données de la station météorologique de Kanti Glarus [3], moyennées sur 2 ans et sur les jours de chaque mois. Les données ont été ajustées avec une fonction sinusoïdale. La raison d'une telle fonction est de refléter l'atténuation attendue par l'atmosphère terrestre (proportionnelle à la longueur du trajet) du rayonnement entrant. Les effets de l'ombre produite par les montagnes de Glaris entre le Gymnase de Glaris et la position de notre nouveau bâtiment sont éliminés par l'utilisation de la fonction.
Le vecteur de la fenêtre est dirigé vers l'intérieur, perpendiculairement à sa surface, et a pour norme la surface du verre. Par exemple, pour une fenêtre orientée vers le sud d'une largeur b et d'une hauteur h, cela donne :
L'ombrage de l'auvent du toit et du balcon de longueur d sur le côté sud a ensuite été considéré comme un facteur de multiplication
Un produit scalaire négatif signifie que la fenêtre est dans l'ombre, nous définissons donc :
Le facteur g indique la transmission de l'énergie solaire par le verre. Nous additionnons ensuite la contribution de chaque fenêtre et l'intégrons sur la partie ensoleillée de la journée. Le lever et le coucher du soleil en tenant compte des montagnes avoisinantes ont été tirés de [4] :
Pour chaque mois, j'ai ensuite obtenu une moyenne des gains et des pertes de chaleur à travers les murs et les fenêtres. En outre, il faut tenir compte de la chaleur produite par les équipements électriques (~5,4 kWh/jour) et les personnes vivant dans la maison (100 W par personne pendant 12 heures par jour) ainsi que des pertes par la ventilation (1/3).
L'effet d'ombrage fait que les gains de chaleur sont relativement constants tout au long de l'année. Un manque de chaleur est observé en décembre-janvier, comme prévu, mais aussi en avril-mai, probablement en raison des mauvaises conditions météorologiques des années de référence. Le modèle a permis d'optimiser la saillie du toit et du balcon pour un gain de chaleur maximal en hiver sans surchauffe en été. Nous avons obtenu la valeur optimale de d=~1,35 m.
La chaleur manquante peut être partiellement compensée par la chaleur gagnée par le capteur solaire et stockée dans la chaudière. Ceci peut être simulé en utilisant la feuille de données excel de jenni [5]. Nous obtenons une couverture solaire d'un peu plus de 100%, ce qui signifie qu'en moyenne l'énergie solaire acquise directement par les fenêtres ou par le panneau solaire thermique couvre tous nos besoins en chaleur (chauffage et eau chaude). Cependant, en raison des fluctuations météorologiques (une semaine sans soleil est généralement possible à Schwändi), nous aurons besoin d'un petit chauffage d'appoint.
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