Introduction au dimensionnement
Le dimensionnement du chauffage décentralisé industriel consiste à déterminer le nombre et la puissance des appareils nécessaires pour maintenir la température de consigne dans un volume donné. Un surdimensionnement entraîne une surconsommation et des cycles courts ; un sous-dimensionnement ne permet pas d’atteindre la température souhaitée.
Ce guide présente les formules de calcul, les abaques pratiques et des exemples concrets pour dimensionner votre installation.
Données nécessaires au calcul
Paramètres du bâtiment
| Donnée | Unité | Comment l’obtenir | Valeur typique |
|---|---|---|---|
| Surface | m² | Plan ou métré | 500 - 50 000 m² |
| Hauteur moyenne | m | Mesure ou plan | 4 - 20 m |
| Volume | m³ | Surface × Hauteur | 2 000 - 1 000 000 m³ |
| Niveau d’isolation | - | Visuel, RT en vigueur | Médiocre → Excellente |
| Type d’activité | - | Description usage | Stockage, production, etc. |
Paramètres climatiques
| Donnée | Unité | Source | Valeur typique |
|---|---|---|---|
| Température de consigne | °C | Cahier des charges | 16 - 21 °C |
| Température extérieure de base | °C | Données climatiques | -7 à -2 °C (France) |
| ΔT (consigne - base) | °C | Calcul | 18 - 25 °C |
Paramètres d’exploitation
| Donnée | Unité | Commentaire | Valeur typique |
|---|---|---|---|
| Durée de chauffage | h/jour | Planning activité | 8 - 24 h/jour |
| Jours par an | j/an | Planning activité | 100 - 365 j/an |
| Taux d’occupation | % | Surface occupée | 50 - 100% |
| Zonage | - | Configuration | 1 - 10 zones |
Formules de calcul
Formule simplifiée
La formule simplifiée permet une estimation rapide des besoins calorifiques :
P = V × ΔT × G
Où :
- P = Puissance calorifique totale en kW
- V = Volume du bâtiment en m³
- ΔT = Différence entre température de consigne et température de base en K (ou °C)
- G = Coefficient de déperdition en W/m³.K (voir tableau)
Exemple : Entrepôt 5 000 m², H 10 m, Tconsigne 18°C, Tbase -2°C, G = 0.5
- V = 5 000 × 10 = 50 000 m³
- ΔT = 18 - (-2) = 20 K
- P = 50 000 × 20 × 0.5 = 500 000 W = 500 kW
Formule DTU
La formule du DTU 61.1 pour les bâtiments industriels est plus précise :
P = V × ΔT × G + (1 + α) × Pdép
Où :
- Pdép = Pertes de distribution (réseau de ventilation, ponts thermiques)
- α = Coefficient de surdimensionnement (1.1 à 1.2)
Vitesse de chauffe
Pour vérifier que la puissance permet une montée en température satisfaisante :
τ = (m × c × ΔT) / (3 600 × P)
Où :
- τ = Temps de chauffe en heures
- m = Masse d’air à chauffer = V × ρ (ρ = 1.2 kg/m³)
- c = Capacité thermique de l’air = 1.0 kJ/kg.K
- ΔT = Écart de température à combler
- P = Puissance installée en kW
Exemple : Volume 50 000 m³, montée de 10°C à 18°C (ΔT = 8K), P = 500 kW
- m = 50 000 × 1.2 = 60 000 kg
- τ = (60 000 × 1.0 × 8) / (3 600 × 500) = 0.27 h = 16 min
La vitesse de chauffe est donc satisfaisante (< 30 min).
Abaque de puissance
Puissance totale estimée
| Volume [m³] | ΔT = 15 K | ΔT = 20 K | ΔT = 25 K |
|---|---|---|---|
| 5 000 | 40 - 60 kW | 50 - 80 kW | 60 - 100 kW |
| 10 000 | 75 - 110 kW | 100 - 150 kW | 125 - 190 kW |
| 20 000 | 150 - 220 kW | 200 - 300 kW | 250 - 380 kW |
| 40 000 | 300 - 440 kW | 400 - 600 kW | 500 - 750 kW |
| 80 000 | 600 - 880 kW | 800 - 1 200 kW | 1 000 - 1 500 kW |
| 120 000 | 900 - 1 300 kW | 1 200 - 1 800 kW | 1 500 - 2 300 kW |
Valeurs pour un bâtiment industriel moyennement isolé (G = 0.6-0.8 W/m³.K)
Nombre d’appareils
Répartition de la puissance
Une fois la puissance totale déterminée, il faut la répartir en plusieurs appareils pour :
- Assurer une répartition homogène de la chaleur
- Permettre le zonage thermique (chauffage des zones occupées uniquement)
- Garantir une redondance (si un appareil est en panne)
- Éviter les surpuissances unitaires (> 160 kW rare, coûteux)
Règles de répartition
| Surface | Distance max entre appareils | Puissance max unité | Recommandation |
|---|---|---|---|
| < 1 000 m² | 15-20 m | 30-40 kW | 1-2 appareils |
| 1 000 - 5 000 m² | 20-25 m | 40-50 kW | 3-6 appareils |
| 5 000 - 15 000 m² | 25-30 m | 50-75 kW | 6-12 appareils |
| > 15 000 m² | 30-40 m | 75 kW | 12+ appareils |
Exemple de zonage
Entrepôt 10 000 m² (V = 100 000 m³, H = 10 m)
- Zone A (stockage froid) : 3 000 m², T = 12°C, P = 150 kW → 3 aérothermes 50 kW
- Zone B (préparation) : 4 000 m², T = 18°C, P = 240 kW → 4 aérothermes 60 kW
- Zone C (expédition) : 3 000 m², T = 20°C, P = 210 kW → 3 aérothermes 70 kW
- Total : 10 appareils, 600 kW
Exemples de dimensionnement
Cas 1 : Entrepôt logistique 5 000 m²
Données :
- Surface : 5 000 m²
- Hauteur : 12 m
- Volume : 60 000 m³
- Isolation : Moyenne (G = 0.7)
- T consigne : 18°C
- T base : -2°C
- ΔT : 20 K
Calcul :
- P = 60 000 × 20 × 0.7 = 840 kW
- Marge surdim. 15% : P = 966 kW
- 12 aérothermes 80 kW ou 16 aérothermes 60 kW
Vérification vitesse chauffe :
- τ = (60 000 × 1.2 × 8) / (3 600 × 966) = 0.17 h = 10 min ✓
Investissement :
- 12 aérothermes 80 kW : 12 × 50 000 € = 600 000 € HT
- Installation : 80 000 € HT
- Total : 680 000 € HT
Prime CEE : 12 × 4 800 = 57 600 €
Cas 2 : Atelier agroalimentaire 2 000 m²
Données :
- Surface : 2 000 m²
- Hauteur : 8 m
- Volume : 16 000 m³
- Isolation : Bonne (G = 0.5)
- T consigne : 20°C
- T base : -2°C
- ΔT : 22 K
Calcul :
- P = 16 000 × 22 × 0.5 = 176 kW
- Marge surdim. 15% : P = 202 kW
- 4 radiateurs 50 kW ou 3 aérothermes 70 kW
Vérification vitesse chauffe :
- τ = (16 000 × 1.2 × 10) / (3 600 × 202) = 0.26 h = 16 min ✓
Investissement :
- 4 radiateurs 50 kW : 4 × 18 000 € = 72 000 € HT
- Installation : 25 000 € HT
- Total : 97 000 € HT
Prime CEE : 4 × 4 800 = 19 200 €
Cas 3 : Hall industriel 8 000 m²
Données :
- Surface : 8 000 m²
- Hauteur : 15 m
- Volume : 120 000 m³
- Isolation : Moyenne (G = 0.7)
- T consigne : 16°C
- T base : -2°C
- ΔT : 18 K
Calcul :
- P = 120 000 × 18 × 0.7 = 1 512 kW
- Marge surdim. 15% : P = 1 739 kW
- 20 aérothermes 90 kW ou 24 aérothermes 75 kW
Vérification vitesse chauffe :
- τ = (120 000 × 1.2 × 8) / (3 600 × 1 739) = 0.18 h = 11 min ✓
Investissement :
- 20 aérothermes 90 kW : 20 × 60 000 € = 1 200 000 € HT
- Installation + GTC : 400 000 € HT
- Total : 1 600 000 € HT
Prime CEE : 20 × 4 800 = 96 000 €
Points de vigilance
Surdimensionnement
Surdimensionner > 20% :
- Cycles courts (marche/arrêt) augmentés
- Usure prématurée des brûleurs
- Surconsommation +10-15%
- Investissement inutile
Marge recommandée : 10-15% maximum
Sous-dimensionnement
Sous-dimensionner :
- Température de consigne non atteinte
- Fonctionnement en permanence à 100%
- Vieillissement accéléré
- Inconfort thermique
Stratification thermique
Pour les hauteurs > 10 m, prévoir :
- Déstratificateurs : 1-2 m³/h par kW de chauffage
- Variateurs de vitesse sur les aérothermes
- Sondes empilement pour piloter les appareils en hauteur
Régulation
- Thermostat d’ambiance : ±0.5°C, immédiat
- Horloge programmable : Réduction / arrêt hors occupation
- GTC : Gestion centralisée si > 10 appareils
- Zonage : 1 régulateur par zone thermique
Demander un dimensionnement personnalisé
Le dimensionnement documenté ici repose sur des hypothèses standards — bâtiment rectangulaire, occupation uniforme, système de distribution unique. Trois configurations courantes s’écartent de ce modèle et nécessitent des ajustements.
Bâtiment à activité mixte (stockage + bureaux + quais). Les zones froides (quais ouverts, zones de stockage peu chauffées) tirent vers le bas la température moyenne mais ne bénéficient pas des mêmes critères de confort. Le dimensionnement doit traiter chaque zone séparément avec son propre Dju pondéré par le taux d’occupation réel — pas une moyenne globale qui surdimensionne les zones chaudes et sous-dimensionne les zones critiques.
Bâtiment avec portes industrielles à ouverture fréquente. Chaque ouverture de porte sectionnelle (5-10 min/h en quai actif) génère une entrée d’air froid équivalente à 2-3 fois les pertes paroi sur la période. Ce facteur n’est pas intégré dans les logiciels de calcul thermique standard. En pratique, il faut majorer la puissance installée de 15-25 % sur les zones de quai, et envisager des rideaux d’air chaud indépendants plutôt que de surcharger le circuit principal.
Passage à une source énergétique différente. Un remplacement de résistances électriques par aérothermes gaz modifie le contrat d’électricité (TURPE, puissance souscrite) et peut nécessiter une extension du réseau gaz. Ces coûts annexes (souvent 3 000-8 000 €) doivent figurer dans le calcul du ROI et peuvent conditionner l’éligibilité à certaines fiches CEE.
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