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Degrés-jours unifiés (DJU) et besoin de chauffage

Estimer le besoin annuel d'énergie utile à partir des DJU

🏗️ Application chantier : Le bilan thermique (module précédent) donne une puissance instantanée, pour un seul jour de grand froid. Mais pour estimer une facture annuelle de chauffage, il faut cumuler cet effet sur toute une saison. La méthode des degrés-jours unifiés (DJU) permet de le faire sans avoir à simuler heure par heure toute une année.

Le coefficient de déperdition globale $G_v$ , calculé au module précédent, caractérise le bâtiment : combien de watts il perd par degré d'écart. Mais un hiver n'est pas un seul jour figé — il comprend des journées plus ou moins froides, réparties sur plusieurs mois.

Les degrés-jours unifiés (DJU) résument tout un hiver en un seul nombre : le cumul, jour après jour, de l'écart entre une température de base et la température moyenne extérieure réellement observée. Plus un climat est rigoureux et long, plus son DJU est élevé.

En multipliant ce DJU par le coefficient $G_v$ du bâtiment, on obtient une estimation du besoin annuel d'énergie utile de chauffage, sans avoir à simuler heure par heure toute la saison.

📖 Vocabulaire clé

Degrés-jours unifiés (DJU) : Cumul, sur la saison de chauffe, des écarts journaliers entre une température de base

\theta_{\text{base}}

et la température moyenne extérieure du jour, uniquement pour les jours où celle-ci est inférieure à la base :

DJU = \displaystyle\sum_{\theta_{\text{moy}} < \theta_{\text{base}}} (\theta_{\text{base}} - \theta_{\text{moy}})

, en °C·jour.

Température de base $\theta_{\text{base}}$ : Seuil conventionnel en dessous duquel on considère qu'il faut chauffer un logement :

18\,°C

le plus souvent en France (« base 18 »), parfois

19\,°C

selon la source ou le type de bâtiment.

Zone climatique : La France est découpée en zones (H1, H2, H3) aux DJU de référence très différents : un site montagnard (H1) cumule nettement plus de DJU sur une saison qu'un site méditerranéen (H3).

Besoin d'énergie utile de chauffage $E$ : Énergie thermique à fournir sur la saison de chauffe pour maintenir la température de consigne, en kWh. C'est un besoin « utile », avant prise en compte du rendement du système de chauffage.

Coefficient de déperdition globale $G_v$ : Repris tel quel du bilan thermique (module précédent), en W/K : c'est la seule donnée « bâtiment » nécessaire ici. Le DJU apporte la donnée « climat ».

📋 Estimer le besoin annuel d'énergie utile par la méthode des DJU

1 Récupérer le coefficient $G_v$ du bâtiment étudié, déterminé par bilan thermique (module précédent) — aucun nouveau calcul de déperdition n'est nécessaire.
2 Récupérer le DJU de référence de la zone climatique du site et de la base retenue (table météorologique officielle, en °C·jour).
3 Appliquer la formule $E \approx \dfrac{DJU \times G_v \times 24}{1\,000}$ , en kWh (le facteur $24$ convertit des degrés-jours en degrés-heures, la division par $1\,000$ convertit des Wh en kWh).
4 Interpréter : ce besoin est une énergie utile, à comparer ensuite au rendement du système de production pour estimer la consommation d'énergie finale (facture réelle).

✅ Exemple résolu

Énoncé : On reprend le séjour étudié au module précédent (bilan thermique), dont le calcul avait donné un coefficient de déperdition globale

G_v = 64

W/K. Ce logement est situé en zone climatique H1, où le cumul de degrés-jours unifiés base 18 sur la saison de chauffe est

DJU = 1\,900

°C·jour.

Calculer le besoin annuel d'énergie utile de chauffage

E

Démarche :

$E \approx \dfrac{DJU \times G_v \times 24}{1\,000} = \dfrac{1\,900 \times 64 \times 24}{1\,000}$ .
$1\,900 \times 64 = 121\,600$ , puis $121\,600 \times 24 = 2\,918\,400$ .
$E \approx \dfrac{2\,918\,400}{1\,000} = 2\,918{,}4$ kWh.

Réponse :

E \approx 2\,918{,}4

kWh par an, soit environ

2{,}92

MWh — le besoin utile de chauffage de ce séjour sur une saison complète, obtenu sans avoir eu à resimuler heure par heure.

🌡️ Relations clés

DJU = \displaystyle\sum_{\theta_{\text{moy}} < \theta_{\text{base}}} (\theta_{\text{base}} - \theta_{\text{moy}})

(degrés-jours unifiés, en °C·jour)

E \approx \dfrac{DJU \times G_v \times 24}{1\,000}

(besoin annuel d'énergie utile, en kWh)

🎨 Illustration

Répartition mensuelle des DJU (allure type)

Cumul des degrés-jours sur une saison de chauffe

Chaque mois de la saison de chauffe contribue au cumul de DJU, avec un pic en plein cœur de l'hiver (janvier) et des contributions plus faibles en début et fin de saison.

1 Chaque barre représente la contribution d'un mois au cumul total de DJU : sa hauteur est proportionnelle à l'écart moyen entre la température de base et la température extérieure ce mois-là.
2 Le pic de janvier concentre la plus grande part du besoin de chauffage : c'est cohérent avec le fait que la déperdition instantanée $D$ (module précédent) y est aussi maximale.
3 Le DJU total de la saison est la somme de toutes les contributions mensuelles — une seule valeur, directement utilisable dans $E \approx DJU \times G_v \times 24 / 1\,000$ .

Ce qu'il faut lire : Compare la hauteur des barres pour voir quels mois pèsent le plus dans le cumul de DJU : plus une barre est haute, plus ce mois contribue au besoin annuel de chauffage.

Allure type de la répartition mensuelle des degrés-jours unifiés sur une saison de chauffe (climat tempéré).

❌ Une erreur, une suggestion

❌ L'erreur fréquente

Ne pas confondre le besoin d'énergie utile $E$ (calculé ici) avec la consommation d'énergie finale réellement facturée : cette dernière tient en plus compte du rendement du système de chauffage (une chaudière à $90\%$ de rendement consommera plus d'énergie finale que le besoin utile calculé).

✅ La suggestion

Attention aussi à toujours vérifier la base du DJU utilisé (18 ou 19 °C) : un même climat donne un DJU différent selon la base retenue, et mélanger les deux fausse le résultat.

💡 À retenir

Le DJU cumule, jour après jour, l'écart entre une température de base $\theta_{\text{base}}$ (souvent $18\,°C$ ) et la température moyenne extérieure réellement observée.
Le besoin annuel d'énergie utile s'estime par $E \approx \dfrac{DJU \times G_v \times 24}{1\,000}$ , en kWh.
Le $G_v$ utilisé est celui déterminé au bilan thermique (module précédent) : aucun nouveau calcul de déperdition n'est nécessaire ici.
Le DJU dépend uniquement du climat du site (zone H1/H2/H3) ; $G_v$ dépend uniquement du bâtiment — les deux sont indépendants et se multiplient simplement.
Ce besoin est une énergie utile : il faudra encore la diviser par le rendement du système de chauffage pour obtenir la consommation d'énergie finale (la facture réelle).

🏗️ Application chantier

Où retrouve-t-on ce principe sur une installation réelle ?
Le bilan thermique (module précédent) donne une puissance instantanée, pour un seul jour de grand froid. Mais pour estimer une facture annuelle de chauffage, il faut cumuler cet effet sur toute une saison. La méthode des degrés-jours unifiés (DJU) permet de le faire sans avoir à simuler heure par heure toute une année.

Mots-clés associés : DJUDegrés-joursBesoin énergie utileBase 18Zone climatique

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