Etude de l'impact de lanières endommagées sur la performance énergétique d'un rideau à lanières PVC

Dans le contexte actuel où les prix des énergies (gaz, électricité) explosent, il est devenu vital de maitriser et d’optimiser ses consommations.

Nous avons déjà vu tout l’intérêt qu’il pouvait y avoir à mettre en place des rideaux à lanières afin de réaliser rapidement, simplement et de manière économique des gains énergétiques importants.

Nous allons dans cet article étudier l’impact de lanières endommagées (déchirées ou manquantes)  sur la performance énergétique d’un rideau à lanières PVC en chiffrant l’économie annuelle d’énergie effectuée.

Les principaux paramètres de l’étude

Caractéristiques du rideau à lanières

• Surface du rideau : 6 m2 (largeur 3m x hauteur 2m par exemple)
• Recouvrement des lanières du rideau : 100% (2 rangées de lanières PVC qui se touchent sur chaque rangée)
• Epaisseur des lanières PVC : 2 mm (ce qui correspond à une épaisseur de PVC de 4 mm sur toute la surface du rideau)
• Rideau à lanières endommagé sur 8% de sa surface soit 0,48 m2 ce qui correspond à une ouverture permanente du rideau sur cette surface
• Pouvoir calorifique du PVC souple = 22 kJ/kg
• Densité du PVC souple = 1,25
• Conductivité thermique du PVC= 0,16 W/m.K

Conditions de températures

• Température de la pièce chauffée (par exemple un atelier) : 19°C (à maintenir)
• Température extérieure : 10°C
• Vitesse du flux d’air froid de l’extérieur vers l’intérieur : 0,45 m/s

Conditions de travail dans l’entreprise

• Temps d’ouverture de l’entreprise : 10 h/jour
• Séparation entre intérieur et extérieur assurée par un rideau à lanières PVC lorsque l’entreprise est ouverte
• Séparation entre intérieur et extérieur assurée par une double fermeture (porte automatique en PVC d’épaisseur 4 mm lorsque l’entreprise est fermée)

Hypothèses d’utilisation du rideau

• Surface d’ouverture du rideau lors d’un passage de piéton ou transpalette : 1,36 m2 (hauteur 1,70 m x largeur 0,80 m),
• Temps d’ouverture du rideau lors d’un passage : 3 s
• Nombre de passages par heure d’ouverture de l’entreprise : 12/h (1 passage toutes les 5 min)

Répartition des temps d’utilisation sur 24 heures

• Temps d’ouverture du rideau = 0,1 h (temps d’ouverture du rideau / passage x nombre de passage / h x temps d’ouverture de l’entreprise par jour)
• Temps pendant lequel le rideau à lanières PVC est fermé = 9,9 h
• Temps d’utilisation de la double fermeture = 14 h

La surface endommagée du rideau correspond ici à une bande de 24 cm de large sur toute la hauteur du rideau.

Cette hypothèse de travail est donc monnaie courante lorsqu'une lanière est manquante ou que le rideau est sous-dimensionné en largeur.

Détermination de l’énergie nécessaire pour maintenir la température dans la pièce chauffée lorsque le rideau est ouvert

Quantité d’énergie (P en Watt) nécessaire pour réchauffer un flux d’air

P (W) = flux d’air (m3/h) x capacité thermique volumique de l’air (Wh/m3.K) x écart de température souhaité (K)

Capacité thermique volumique de l’air = 0,348 Wh/m3.K

Calcul de l’énergie nécessaire pour maintenir la température à l’intérieur lorsque le rideau à lanières PVC est ouvert

Quantité d’air froid entrant lors d’un passage sous le rideau = 1,836 m3

= Vitesse du flux d’air froid de l’extérieur vers l’intérieur (0,45 m/s) x surface d’ouverture lors d’un passage (1,36 m2) x temps d’ouverture du rideau (3 s)

Quantité d’air froid entrant / jour = 220,3 m3

= Quantité d’air froid entrant par passage (1,836 m3) x nb. passages sous le rideau  / jour (12 x 10))

Quantité d’énergie nécessaire par jour pour réchauffer l’air qui entre lors de l’ouverture du rideau = 0,69 kWh

= flux (220,3 m3) x capacité thermique volumique de l’air (0,348 Wh/m3.K) x écart de température (9 °K) 

Impact des lanières endommagées sur la consommation énergétique

Partant de toutes les hypothèses énumérées ci-dessus il est maintenant possible d'évaluer l'impact des lanières endommagées sur les déperditions énergétiques et sur la consommation électrique de l'entreprise ou du commerce concerné.

Les lanières endommagées ou manquantes vont conduire à une fuite permanente de l'air chaud de l'intérieur vers l'éxtérieur durant toute la période d'ouverture de l'entreprise soit 10 heures par jour.

Quantité d’air froid entrant / jour = 7770 m3

= Vitesse du flux d'air froid de l'extérieur vers l'intérieur (0,45 m/s) x surface d'ouverture (0,48 m2) x temps d'ouverture (10 h)

Quantité d’énergie nécessaire par jour pour réchauffer l’air qui entre lors de l’ouverture du rideau = 24,26 kWh

= flux (7770 m3) x capacité thermique volumique de l’air (0,348 Wh/m3.K) x écart de température (9 °K) 

Détermination de la déperdition d’énergie à travers un matériau ou une paroi

Formules de calcul de la résistance R d'un matériau et de la déperdition d’énergie (en Watt) liées à la conduction thermique d’un matériau

Résistance R de la paroi ou du matériau traversé (W/K) = Epaisseur de la paroi (m) / (Surface paroi (m2) x Conductivité thermique du matériau constituant la paroi (W/m.K))

Déperdition d'énergie (en W) = Différence de Température entre les 2 milieux (K) / Résistance R de la paroi ou du matériau traversé (W/K)

→ On multipliera donc cette valeur par la durée concernée pour obtenir la déperdition en Wh ou kWh (ce qui équivaut à la puissance nécessaire).

Détermination de la résistance R du rideau et de la déperdition énergétique selon les hypothèses de travail

Le fait d’avoir des lanières endommagées sur la surface du rideau va conduire à une augmentation des déperditions énergétiques dans les différentes configurations.

Rideau ouvert avec lanières PVC 2 mm en bon état / Durée : 0,1 h par jour

R (W/K) = 5,39 x 10-3 W/K = 0,004 / (4,64 x 0,16) W/K → Déperdition = 0,16 kWh (9 / R x 0,1)

Rideau fermé avec lanières PVC 2 mm en bon état / Durée : 9,9 h par jour 

R (W/K) = 4,16 x 10-3 W/K = 0,004 / (6,00 x 0,16) → Déperdition = 21,38 kWh (9 / R x 9,9)

Rideau ouvert avec lanières PVC 2 mm endommagées / Durée : 0,1 h par jour

R (W/K) = 6,00 x 10-3 W/K = 0,004 / ((4,64-0,48) x 0,16) W/K → Déperdition = 0,14 kWh (9 / R x 0,1)

Rideau fermé avec lanières endommagées PVC 2 mm / Durée : 9,9 h par jour

R (W/K) = 4,53 x 10-3 W/K = 0,004 / ((6,00-0,48) x 0,16) → Déperdition = 19,70 kWh (9 / R x 9,9)

Fermeture par rideau avec lanières PVC 2 mm en bon état et porte automatique PVC 4 mm / Durée : 14 h par jour

R (W/K) = 8,33 x 10-3 W/K = (0,004 + 0,004) / (6 x 0,16) → Déperdition = 15,12 kWh (9 / R x 14,0)

Fermeture par rideau avec lanières PVC 2 mm endommagées et porte automatique PVC 4 mm / Durée : 14 h par jour

R (W/K) = 61,13 x 10-3 W/K = (0,004 + 0,004) / ((6-0,48) x 0,16)+ (0,004) / (0,48 x 0,16) → Déperdition = 20,61 kWh (9 / R x 14,0)

Impact des lanières endommagées sur la consommation énergétique

Il est donc maintenant possible d’évaluer l’impact des lanières endommagées sur les déperditions énergétiques et sur la consommation électrique de l’entreprise concernée.

Répartition des déperditions énergétiques sur 24 heures

Nous nous basons sur la répartition des temps d’utilisation du rideau sur 24 heures, ce qui permet de décomposer les déperditions en 3 périodes :

Rideau ouvert (0,1h) : déperdition due à l’entrée d’air froid qu’il faut chauffer (0,69 kWh) + déperdition liée à la conductivité thermique du PVC à travers la surface résiduelle du rideau fermé (4,64 m2 ou 4,16 m2)

Rideau fermé (9,9h) : déperdition liée à la conductivité thermique à travers la surface totale du rideau fermé (6 m2 ou 5,52 m2)

Fermeture de l’entreprise (14h) : déperdition liée à la conductivité thermique à travers la surface totale du rideau et de l’isolant complémentaire tel qu’un rideau de quai automatique

Détermination du gain journalier sur la consommation électrique

Nous prenons ici comme hypothèse un coût de l’électricité de 400 € HT / MW

► Un rideau maintenu en parfait état conduit à un gain journalier de 11,22 € HT (0,40 x 28,05) par rapport à une situation où une bande de 24 cm de large serait absente sur un rideau de 3 m de largeur et 2 m de hauteur.

Calcul du gain économique annuel lié à l’élimination de lanières endommagées .

Nous avons obtenu un gain économique estimé à 11,22 € HT/jour pour un différentiel de température de 9°C (notre hypothèse de départ), soit 1,246 € HT/°C (=11,22/9) lorsque l’on élimine les lanières endommagées sur un rideau.

Ce gain peut être calculé plus finement en fonction des périodes de l’année en utilisant les relevés de température moyenne mensuelles en France en 2021 afin d’obtenir une somme vraiment représentative des gains réalisables.

Deux cas distincts se présentent alors :

Si température extérieure < 19°C nécessité de chauffer l’enceinte →  surconsommation énergétique

Si température extérieure > 19°C → aucune nécessité de chauffer l’enceinte → pas de surconsommation énergétique (sauf dans le cas où la température d’enceinte doit être maintenue à 19°C ce qui nécessiterait alors l’utilisation d’une climatisation et une surconsommation énergétique encore plus importante)

Nous obtenons alors les résultats suivants :

Ainsi l'absence de deux lanières ou la présence de lanières déchirées, même sur une petite surface, engendre une surconsommation directe d'énergie de l'ordre de 2900 € HT/an et par porte.

Il est donc primordial de bien entretenir vos rideaux à lanières et d'effectuer les opérations de maintenance nécessaires. En effet, une lanière seule coûte de 20 à 30 € et il est indispensable de ne pas laisser perdurer une situation ayant un tel impact financier.

Cet investissement modeste trouvera un retour sur investissement très rapide au sein de votre entreprise.

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