E2 Transfert de chaleur dans les bâtiments

Topique

La chaleur se propage toujours dans un bâtiment par trois voies agissant de concert : la conduction à travers les matériaux solides, plus rapide lorsque le matériau est conducteur ; la convection aux surfaces en contact avec l’air, qui s’intensifie avec le mouvement de l’air ; et le rayonnement infrarouge entre les surfaces, qui augmente rapidement avec la température absolue de la surface émettrice et dépend de son pouvoir calorifique.

Ces trois voies se combinent en un paramètre unique qui résume la capacité d’une enceinte à laisser passer la chaleur : chaque couche d’un mur offre sa propre résistance au flux thermique, et ces résistances s’additionnent comme des résistances en série. Par conséquent, plus la résistance totale accumulée est élevée, plus les pertes de chaleur sont faibles pour une même différence de température entre l’intérieur et l’extérieur. Cela signifie que l’ajout d’une seule couche d’isolant performante à un mur réduit considérablement ses pertes de chaleur, même si le mur d’origine était déjà épais : ce qui compte, ce n’est pas l’épaisseur totale, mais la résistance ajoutée effective.

Outre sa capacité à laisser passer la chaleur en continu, la masse et la chaleur spécifique des matériaux d'un bâtiment lui confèrent une inertie thermique propre : le bâtiment met un certain temps à réagir aux variations de température extérieure, et ce délai atténue les pics de chaleur ou de froid de la journée au lieu de les transférer immédiatement à l'intérieur.

Par conséquent, ce module, qui commence par l'étude de trois voies physiques de transfert de chaleur, conclut en démontrant qu'aucun des deux paramètres qui en résultent n'est suffisant à lui seul : c'est la combinaison de la résistance thermique, qui détermine la quantité de chaleur perdue, et de l'inertie thermique, qui détermine le moment où cette chaleur est perdue, qui définit conjointement l'efficacité énergétique de l'enveloppe du bâtiment.

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