Le calcul des déperditions paroi par paroi

La résistance thermique R

La résistance thermique d'un matériau se calcule en divisant son épaisseur, exprimée en mètres, par sa conductivité thermique lambda, exprimée en watts par mètre et par kelvin. Elle s'exprime en mètres carrés-kelvin par watt, et sa valeur augmente avec l'épaisseur posée comme avec la qualité de l'isolant. Les laines minérales et les isolants biosourcés courants présentent des conductivités voisines, de l'ordre de quelques centièmes, si bien que l'épaisseur disponible pèse davantage que le choix du produit. Les résistances des couches successives d'une paroi s'additionnent, celles de l'air intérieur et extérieur comprises, ce qui permet de traiter un mur composite comme une seule série.

Le coefficient de transmission U

Le coefficient U est l'inverse de la somme des résistances d'une paroi, exprimé en watts par mètre carré et par kelvin. Il indique la puissance qui traverse un mètre carré pour un degré d'écart entre les deux ambiances, et c'est lui que les réglementations et les fiches de menuiseries utilisent. Un vitrage isolant récent se situe autour de 1,1 pour le seul vitrage, l'ensemble châssis et vitrage, noté Uw, étant toujours moins favorable que le vitrage seul. Multiplier le U d'une paroi par sa surface et par l'écart de température donne directement la puissance perdue par cette paroi dans les conditions retenues.

Les ponts thermiques

Les liaisons entre parois échappent au calcul surfacique et se traitent séparément, par un coefficient linéique noté psi, exprimé en watts par mètre et par kelvin, multiplié par la longueur de la liaison. Les points concernés sont toujours les mêmes : jonction du plancher et du mur de façade, refends, appuis et linteaux de baies, balcons en porte-à-faux, liaison du mur avec la toiture. Leur part dans les déperditions totales croît à mesure que les parois s'isolent, au point de devenir déterminante dans un bâtiment performant. Une isolation par l'extérieur continue les traite presque tous, une isolation par l'intérieur en laisse subsister la plus grande partie.

Le renouvellement d'air

Les déperditions par l'air se divisent en deux parts. La ventilation volontaire évacue un débit fixé par la réglementation, nécessaire à la qualité de l'air intérieur, et la chaleur qui part avec cet air se calcule à partir du débit, de la capacité thermique de l'air et de l'écart de température. Les infiltrations parasites s'y ajoutent, par les défauts d'étanchéité des menuiseries, des trappes, des gaines et des jonctions, et se mesurent par un test d'infiltrométrie. Une ventilation double flux récupère une part de la chaleur de l'air extrait, ce qui réduit la première composante sans rien changer à la seconde.

Apports gratuits et besoin net

Le bilan ne s'arrête pas aux pertes. Les apports solaires transmis par les vitrages, fonction de leur surface, de leur orientation et du facteur solaire du vitrage, viennent en déduction, de même que les apports internes dégagés par les occupants, l'éclairage et les appareils. Ces apports ne se récupèrent pas en totalité : une part arrive au moment où le chauffage ne fonctionne pas et se perd. Le besoin net de chauffage, obtenu après cette soustraction, sert ensuite au dimensionnement du générateur, calcul qui se fait pour une température extérieure de base propre à la zone climatique et à l'altitude du site.