Notions de base thermiques
Le coefficient de conductivité thermique d’un matériau λ [W/mK]
Le coefficient de conductivité thermique est la quantité de chaleur traversant le matériau en régime permanent, par unité de surface (1 m²) par unité de temps (1 s) et par unité de gradient de température de ce matériau.
Résistance thermique R [m²K/W]
La résistance thermique R d’une paroi constituée d’un seul matériau isotrope, se calcule à l’aide de la formule suivante (résistance de surface à surface)
R = e/λ[m²K/W]
où
e= l’épaisseur de la paroi [m]
λ= la conductivité thermique du matériau [W/mK]
R = la résistance thermique du matériau [m²K/W]
La valeur Rc = la valeur R d’une construction complète, ce qui signifie la somme des valeurs R des différents éléments de la construction, sans tenir compte de l’environnement.
La valeur RT = la valeur Rc y compris les résistances de transition, c’est-à-dire Rse et Rsi (où Rse = 0,04 m²K/W et Rsi = 0,13 m²K/W)
Le coefficient de passage thermique U [W/m²K]
Le coefficient de passage thermique est la quantité de chaleur (J) traversant une paroi chaque seconde d’un environnement vers l’autre si l’écart de température entre les deux
environnements est égal à 1°C.
U = 1/RT
Calcul du transfert de chaleur Pour les parois planes :
Supposez une paroi plane avec une surface S et des côtés parallèles dont les températures respectives sont t1 et t2 (t1 > t2).
Pour calculer la perte thermique, la formule suivante est employée : Q = kSΔt
Ici, Q est la quantité de chaleur passant en une heure au travers de la paroi plane.
où
Q = la perte thermique [W]
S = la surface [m²]
k [W/m²K]
Δt = t1 – t2 [K]
En règle générale, une paroi plane est composée de différents matériaux. En plus, les deux faces externes de cette paroi sont indissociables de deux couches d’air stationnaires parallèles aux faces planes et dont la résistance au passage des calories est généralement désignée par 1/αi et 1/αe selon qu’il s’agit de la face intérieure ou extérieure.
Afin de déterminer le coefficient k dans le cas de parois composées de plusieurs matériaux, on additionne les résistances thermiques des matériaux s’opposant au passage de la chaleur.
On a donc :
où Ri = la résistance de la couche d’air stationnaire côté intérieur = 1/αi
R1, R2, … = la résistance de chaque épaisseur des matériaux constituant la paroi Re = la résistance de la couche d’air côté extérieur = 1/αe
Rtotal = Ri + R1 + R2 + … + Re et ktotal = 1/Rtotal donc k = 1 / (1/αi + d1/λ1 + d2/λ2 + … + 1/αe)
Un aperçu des résistances de transition thermiques Ri et Re peut être retrouvé dans la norme NBN B 62-002.
Remarque : la résistance thermique des couches dont l
