La récupération des apports gratuits ...

Par Roger CADIERGUES le 04 Juillet 2019

Dans ma dernière lettre j'ai commencé à développer le thème du calcul correct des consommations prévisionnelles de chauffage. Voici des données plus complètes et leurs origines.

Quelle est donc l'origine de vos formules ?

Elles ont été établies à partir d'une trentaine de simulations sur 3 ans (correspondant en fait à une soixantaine), simulations toutes différentes quant au climat (français), à l'inertie des bâtiments, et au niveau des apports gratuits. L'intention était d'analyser le comportement des bâtiments en période de chauffage, sans à priori quant à la formulation. L'analyse des résultats a conduit à diverses constatations (imprévues), et à une formulation que nous allons présenter en définissant le poids des chaleurs gratuites au moyen de la définition suivante :
Poids des chaleurs gratuites = Apports gratuits / Besoins bruts

Quelles furent donc ces constatations imprévues ?

Les premières analyses des résultats obtenus lors des simulations ont porté sur les besoins de chauffage pour chaque décade de 10 jours, et ce pour une catégorie donnée d'inertie de bâtiment. Elles ont progressivement révélé qu'il était commode d'écrire, pour chaque décade :
Besoins nets = Besoins Bruts - Rendement de récupération x Apports gratuits

Partant de là il était possible de fixer les points traduisant le rendement de récupération en fonction du poids des chaleurs gratuites. Or (première surprise) ils s'alignaient tous sur une courbe unique, avec une dispersion statistique très faible autour de la courbe. Ce qui conduisait tout simplement - quel que soit le climat, l'isolation du bâtiment, ou le niveau des chaleurs gratuites - à dire que, pour une inertie donnée, le rendement de récupération ne dépendait que du poids des chaleurs gratuites. Ce n'était que notre première surprise.

Quelles furent donc les autres surprises ?

Au lieu de me limiter aux besoins décadaires, j'ai progressivement analysé (de la même manière) les besoins mensuels puis les besoins annuels. Et là, nouvelle surprise et même constat : le rendement de récupération ne dépendait que du poids des chaleurs gratuites. Autre surprise, encore plus forte : la dispersion avait tendance à se réduire quand on passait de l'analyse décadaire à la mensuelle, puis de la mensuelle à l'annuelle. D'où la conclusion (un peu surprenante) suivante : il vaut mieux faire un bilan annuel, c'est plus simple et pratiquement plus valable que le décadaire ou le mensuel. Mais là ne devaient pas s'arrêter nos surprises …

Qu'y avait-il encore à découvrir ?

Je rappelle que les résultats précédents étaient obtenus pour une inertie donnée. L'analyse s'est ensuite étendue à d'autres inerties. Là, nouvelle surprise : la courbe caractéristique (rendement de récupération en fonction du poids des chaleurs gratuites) est pratiquement la même (à 1 ou 2 points près) pour toutes les inerties. Du moins si l'on met à part les structures extrêmement légères (celles de hangars non isolés). La surprise était si grande que, par la suite, des analyses complémentaires ont pu être effectuées sur des bâtiments très inertes. Là aussi conclusion surprenante : pour les formules en cause l'inertie (même pour les bâtiments que nous disons lourds) est sans importance pratique. Ne sont donc à mettre à part que les structures ultra-légères ou semi-enterrées : vous admettrez que ce sont là des structures d'une très maigre importance. Les résultats sont donc, pour les prévisions de consommation de chauffage, les suivantes : procéder à des analyses annuelles, sans se préoccuper des inerties, le taux de récupération des chaleurs gratuites ne dépendant que du poids des apports gratuits.

Tout ceci ne nous indique pas la valeur de ces taux de récupération ?

C'est tout à fait exact. Voici donc quelques valeurs types : pour un poids de 0,5 le taux de récupération vaut 1 ; pour un poids de 1 le taux vaut 0,75 ; pour un poids de 1,5 le taux vaut 0,58 ; pour un poids de 2 le taux vaut 0,47.

Qu'en concluez-vous ?

Que, contrairement à des opinions trop répandues, sous réserve d'un calcul correct :
1. une analyse annuelle est aussi précise que des analyses mensuelles ou autres, et suffit très largement,
2. l'inertie des bâtiments est, pour ce problème des consommations de chauffage (en régime continu ou assimilable) un paramètre négligeable.
Le moins qu'on puisse dire est que tous ces résultats n'étaient pas prévus.

Roger CADIERGUES