Les transferts de chaleur
Trois modes de transfert se combinent dans une paroi : la conduction à travers les matériaux, le rayonnement et la convection à leurs surfaces. Le flux thermique mesure ce qui s'échappe réellement.
Conduction
Rayonnement
Convection
Fuite de chaleur : le flux thermique φ
À retenir : la fuite de chaleur diminue quand la conductivité λ décroît, quand l'écart de température entre les deux faces diminue, et quand l'épaisseur de la paroi augmente.
Caractériser un matériau
La conductivité thermique λ
Plus la conductivité est faible, plus le matériau est isolant. C'est une caractéristique intrinsèque du matériau, indépendante de son épaisseur.
La résistance thermique R d'un matériau
Plus la résistance thermique est élevée, plus le matériau est isolant. Contrairement à λ, R dépend de l'épaisseur mise en œuvre — c'est donc la valeur utile sur le chantier.
Les résistances superficielles Rsi et Rse
Ces valeurs ne se calculent pas : elles se lisent dans le tableau, selon que la paroi est verticale ou horizontale et selon le sens du flux de chaleur.
Caractériser une paroi
La résistance thermique d'une paroi Rparoi
Point de vigilance souligné par le document : seules les résistances thermiques s'additionnent — les conductivités thermiques, elles, ne s'additionnent pas.
Formulaire récapitulatif
Les formules du cours sont dispersées dans les documents ; les voici rassemblées, dans l'ordre où on les utilise.
| Grandeur | Symbole | Formule | Unité | Sens physique |
|---|---|---|---|---|
| Conductivité thermique | λ | donnée du fabricant | W/(m·K) | Le matériau laisse-t-il passer la chaleur ? Plus λ est petit, plus c'est isolant. |
| Résistance d'un matériau | R | R = e / λ | m²·K/W | Freinage apporté par une épaisseur donnée de ce matériau. |
| Résistances superficielles | Rsi , Rse | lues dans le tableau | m²·K/W | Échanges à la surface intérieure et extérieure de la paroi. |
| Résistance de la paroi | Rparoi | Rparoi = ΣR + Rsi + Rse | m²·K/W | On additionne toutes les couches, plus les deux surfaces. |
| Flux thermique | φ | φ = λ × ΔT / e | W/m² | Ce qui s'échappe réellement par m² de paroi. |
| Coefficient de transmission | U | U = 1 / Rparoi | W/(m²·K) | L'inverse de la résistance. Plus U est petit, plus la paroi est performante. |
La dernière ligne ne figure pas dans les documents du cours, qui s'arrêtent à Rparoi en annonçant qu'elle est « un préalable au calcul du coefficient de transmission thermique ». Elle est ajoutée ici parce que c'est justement la valeur U que demande le tableau de l'application.
Application
La paroi type
Il s'agit de calculer la résistance thermique puis le coefficient U de cette paroi d'ossature bois, couche par couche, de l'intérieur vers l'extérieur :
| # | Couche (de l'intérieur vers l'extérieur) | Épaisseur |
|---|---|---|
| 1 | Parement intérieur Fermacell | 12,5 mm |
| 2 | Tasseau | 40 × 40 mm |
| 3 | Contreventement OSB3 | 12 mm |
| 4 | Montant 45 × 145 mm + isolant SteicoFlex | 140 mm |
| 5 | Panneau isolant Steico Spécial | 80 mm |
| 6 | Litelage 27 × 40 mm + vide d'air ventilé | 27 mm |
| 7 | Bardage claire-voie | 20 mm |
Attention au vide d'air ventilé et au bardage : une lame d'air fortement ventilée et le parement extérieur qui la borde ne sont pas comptabilisés dans la résistance de la paroi. La couche 4 est également hétérogène — le montant bois et l'isolant n'ont pas le même λ.
Documents de travail
Les fichiers ci-dessous sont embarqués dans cette page : un clic suffit pour les télécharger, même si la page est ouverte hors du dossier du cours.
- calcul_U.xlsx — le tableau de calcul à compléter
- paroi_type.pdf — la paroi type en coupe, à consulter directement
- paroi_type.3d et paroi_type.2d — la même paroi sous cadwork (dossier Evaluation, à ouvrir dans cadwork)
- calcul U_corrige.xlsx — le corrigé (dossier Evaluation, volontairement non embarqué)
Documentation produits — pour relever les valeurs de λ et de R :
- STEICOflex_fr_036_i.pdf — isolant souple entre montants
- STEICOspecial_fr_i.pdf — panneau rigide extérieur
- STEICO_mise_en_oeuvre_flex_i.pdf — mise en œuvre
- DOC_SAINT GOBAIN_Calcul_résistance_thermique.pdf — la source des fiches de ce cours
Méthode : relever λ de chaque matériau dans sa fiche produit → calculer R = e / λ pour chaque couche → additionner, ajouter Rsi et Rse → en déduire U = 1 / Rparoi.