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N°3 - Les degrés jours - niv 3 à 2

N°3 - Les degrés jours - niv 3 à 2

En formation de niveau 5 à 4 (CAP à Bac), on n'étudiera pas ce dossier.



La consommation d'énergie nécessaire au chauffage d'un bâtiment est évidemment fonction de la « rudesse » des températures extérieures hivernales.

Pour caractériser une saison de chauffe, on peut, heure par heure, additionner les écarts de température entre l'air ambiant et l'air extérieur. Cette sommation conduit alors à un résultat dont l'unité est le « degré heure » (Dh).

Lorsque l'écart de température entre le bâtiment et l'extérieur est de 1 [°C] pendant une heure, le « besoin de chauffage » est de 1 [Dh].

  • Un « degré heure » [Dh] correspond à un écart de température intérieure/extérieure de 1 [°C] pendant une heure.
  • Un « degré jour » [DJ] correspond à un écart de température intérieure/extérieure de 1 [°C] pendant une journée.
  • Un [DJ] correspond à 24 [Dh].


Exemple :

Le graphique ci-dessous représente l'évolution de la température extérieure sur une journée de 24 h.

Le bâtiment étudié est maintenu à 20 [°C].

On a calculé toutes les 3 heures le nombre de « degrés heures » :

De 0 à 3 h du matin, pour un chauffage à 20 [°C] et une température extérieure moyenne de 8 [°C], il y a eu 12 [°C] d'écart durant 3 h, soit 12 x 3 = 36 « degrés heures ».

L'addition de tous les « degrés heures » sur la journée conduit à 216 [Dh] soit 216/24 = 9 « degrés jours ».



Remarque : la température de chauffage utilisée pour calculer les [DJ] dans l'exemple ci-dessus était de 20 [°C]. On dit alors que l'on a calculé les [DJ] en base 20.

Si le bâtiment est chauffé à 16 [°C], on pourrait calculer les écarts de température entre 16 [°C] intérieur et la température extérieure, ce qui conduirait alors à des « degrés jours » en base 16.

Question

Q1: Calculez en base 16 le nombre de degrés heures et de degrés jours correspondant à la journée ci-dessus.
Le calcul sera effectué toutes les 3 heures pour la température moyenne extérieure correspondante.




Remarque: (à n'étudier que si l'on est concerné par le calcul des degrés jours)
Dans l'exemple étudié ci-dessus, les [DJ] calculés étaient de 9 [DJ] en base 20.

En 1ere approche, il semble possible de calculer très rapidement les [DJ] en base 16 en considérant que pour une température de chauffage de 16 [°C], soit 4 [°C] inférieure à 20 [°C], il y a 4 [DJ] en moins.

Soit en calcul très simple (mais faux dans le principe), si en base 20 il y a 9 [DJ], en base 16 il y aura 4 [DJ] en moins donc 5 [DJ] en base 16.

En réalité, ce calcul rapide n'est ici possible que parce que pour la journée étudiée, la température extérieure n'a jamais dépassée les 16 [°C] extérieur.

Étudions le calcul effectué sur notre journée témoin en base 11.

Un calcul erroné conduira à écrire que si on a 9 [DJ] en base 20, pour un chauffage à 11 [°C], on a 20 – 11 = 9 [°C] d'écart en moins, donc 9 [DJ] de moins sur la journée.
Il n'y aurait donc pas de [DJ] et donc pas de chauffage nécessaire sur cette journée.

En réalité, il y aura bien un besoin de chauffage sur cette journée avec un nombre de [DJ]de 0,62 [DJ] :


Lorsque la température extérieure dépasse la base de calcul (température ambiante), il n’y a pas besoin de chauffer, il n’y a donc pas de [DJ].

Le calcul erroné qui consiste à écrire qu'il n'y avait pas de [DJ] en base 11 revient en fait à considérer les dépassements extérieurs de la température intérieure de 11 [°C] comme un apport de chaleur permettant de compenser exactement les déperditions. En réalité, ce transfert énergétique ne sera que partiel et par principe, on préfère le négliger.


Enfin, il est d’usage de comparer la température extérieure à la température de chauffage diminuée de 2 [°C] pour tenir compte des apports gratuits.

Ainsi, pour un chauffage à 20 [°C], on utilise les degrés jours base 18. Les degrés jours base 18 utilisés pour étudier les consommations d'énergie des bâtiments chauffés à 20 [°C] sont appelés degrés jours unifiés (DJU).

Ceci revient à dire que 2 [°C] de chauffage seront apportés par le soleil, l'éclairage etc.. En conséquence, pour ce qui concerne la consommation de chauffage pour une température ambiante souhaitée de 20 [°C], tout se passe comme si l'on devait à seulement chauffer à 18 [°C].

Question

Q2: En quelle base de calcul faut-il déterminer les [DJ] pour étudier la consommation d'une crèche chauffée en moyenne à 23 [°C]?

Il est d'usage de tenir compte de 2 [°C] d'apports gratuits. Pour un chauffage à 23 [°C], on utilisera des degrés jours base 21 [°C].