Maison container : étude thermique. Bts bâtiment 2015.

Les dimensions du container sont : container maritime de 40 pieds: de longueur L = 12,01 m, de largeur l = 2,33 m et de hauteur h = 3,00 m.
Le container présente :
- deux portes en bois dont la surface est pour chacune S_P = 2,40 m² ;
- une baie vitrée en double vitrage de longueur L_V = 6,50 m et de hauteur h_V = 1,20 m ;
- une fenêtre également en double vitrage de surface S_F = 1,40 m².
Les murs (structure en acier) sont isolés :
- du côté intérieur par des plaques de liège d’épaisseur e_liège = 1,20 cm fixées sur l’acier ;
- du côté extérieur par de la laine de verre d’épaisseur e_LV = 20,0 cm. Un bardage en bois avec des lattes vernies d’épaisseur e_bois = 1,20 cm complète l’isolation extérieure.
Le toit du container est isolé :
- côté extérieur, avec de la laine de verre d’une épaisseur e_LVT recouverte d’une tôle en acier ;
- côté intérieur par les mêmes plaques de liège que pour les murs.
Le sol est constitué d’un plancher en bois dont l’épaisseur est e_bois = 1,20 cm sous lequel on a introduit une épaisseur e_cel = 20,0 cm de ouate de cellulose.
Les résistances superficielles à l’intérieur et à l’extérieur du container sont respectivement : r_si = 0,130 m²·K·W^-1et r_se = 0,0400 m²·K·W^-1.
La température de l’air dans le logement du côté intérieur est q_i = 20,0 °C et du côté extérieur q_e = - 2,00 °C.
On donne les conductivités thermiques des matériaux d’isolation :

Matériau	liège	laine de verre	bois	cellulose
l(Wm^-1K^-1)	0,043	0,040	0,065	0,039

I. Choix du type d’isolation.
1. Le container maritime est en acier. Le propriétaire hésite entre une isolation par l’extérieur ou une isolation par l’intérieur. Donner un avantage et un inconvénient que présente chaque type d’isolation.
L'isolation par l'intérieur diminue le volume de la pièce. Elle augmente les performances thermiques globales du bâtiment et supprime les condensations sur parois froides.
L'isolation par l'extérieur supprime les ponts thermiques ( augmentation de la performance thermique de l'habitat ) en modifiant l'aspect global de la maison. Le coût est supérieur à celui d'une isolation par l'intérieur.
2. Le propriétaire du logement a choisi une isolation mixte : côté intérieur par des plaques de liège et côté extérieur par de la laine de verre et du bois.
2.1 Citer les trois modes de transferts thermiques.
Conduction, convection et rayonnement.
2.2 Quel est le mode de transfert observé dans les fluides ?
La convection.
2.3 Quel est le mode de transfert thermique qui se fait sans déplacement global de matière ?
Le rayonnement.
II. Détermination des résistances thermiques et des flux thermiques surfaciques.
Vu la faible résistance thermique de l’acier, on négligera les composants métalliques (structure du container et tôles du toit) dans les calculs de résistance thermique des différentes parois.
1. Cas des murs, hors vitrage.
1.1 Donner l’expression littérale et calculer la résistance thermique surfacique r_mdes parois verticales (murs hors vitrage).
r_m =e_liège / l_liège +e_LV / l_LV + e_bois / l_bois +r_si +r_se.
r_m =1,20 10^-2 / 0,043+0,20 / 0,040 +1,2 10^-2 / 0,065 +0,17
r_m =0,279 + 5,0 +0,185 +0,17=5,63 m²·K·W^-1.
1.2 Exprimer puis calculer le flux thermique surfacique j_m à travers les parois verticales.
j_m =(q_i-q_e) / r_m =(20-(-2)) / 5,63 = 3,91 W m^-2.
1.3 Calculer la surface S_m des parois verticales.
S_m = 2(L+l)h = 2(12,01+2,33)*3,00 =86,04 m².
S_vitres =L_V h_V + SF = 6,50 * 1,20 +1,40 =9,2 m².
S_m - S_vitres -2S_P=86,04-9,2-4,8 =72,04 m².
1.4 Déterminer le flux des déperditions thermiques F_m à travers ces parois verticales.
F_m = S_mj_m =72,04 * 3,91 ~282 W.