Physique du bâtiment

 Transfert thermique

La chaleur peut se déplacer de 3 manières : Rayonnement ou radiation ; Convection ; Conduction. Le manque de conduction est la principale caractéristique des matériaux isolants. 

Comment fonctionne l'isolation?

Un bon matériau isolant isole bien et est donc un mauvais conducteur thermique puisqu’il bloque l’air (ou un gaz). Les matériaux isolants PU (polyuréthane), tels que le PUR (mousse de polyuréthane) et le PIR (mousse de polyisocyanurate) se composent de fines structures de mousse en 3D qui forment des cellules remplies de gaz. En raison de leur fine structure, la chaleur doit passer à travers des barrières offrant énormément de chaleur avant d’atteindre l’autre côté du matériau. 

 

Conductivité thermique λ [W/mK]

Matériau	Conductivité thermique  λ  [W/mK]
UNILIN PIR	0.022
Conifère	0.13
Béton (non armé)	1.4
Acier	50

 

Comment fonctionne l'isolation?

Une couche d’isolation dans la structure fait en sorte que la surface intérieure ne devienne pas trop froide. De ce fait, l’espace se refroidit moins vite et ne doit pas être chauffé autant. 

Résistance thermique  R [m²K/W]

Moins l’on peut transporter de la chaleur à travers un produit, plus la résistance thermique (R) du produit est élevée. La résistance thermique est une propriété du produit : elle dépend de l’épaisseur (plus elle est importante, mieux c’est) et de la valeur λ (plus elle est faible, mieux c’est). 

R = d/λ

Valeur R	Matériau	Lambda	Épaisseur en mètres
4,5	Bois	0,130	0,59
4,5	Laine de roche	0,037	0,17
4,5	PIR	0,022	0,10

 

Structure de la construction

La plupart des constructions se composent de plus d’une couche. La valeur R totale se calcule en additionnant la résistance thermique de chaque couche.

R_tot = R₁+R₂+R₃+R₄

Si une couche est hétérogène (par ex. une charpente en fermes avec isolation ou une paroi en ossature bois), un calcul spécifique de la valeur R totale de la couche hétérogène est nécessaire.

R_tot = R₁+R_{hétérogène}+R₄

Valeur U ou coefficient de transfert thermique [W/m²K] Pour comparer différentes constructions, on utilise le coefficient de transfert thermique ou valeur U. Il tient compte de la résistance thermique totale et des coefficients de transfert (R_si et R_se), ce qui permet également de comparer des toits avec des sols et des murs. Plus la valeur U est faible, plus le transfert et donc plus les pertes thermiques sont faibles.
U = 1 / (Rsi + Rtot + Rse)

 

L'isolation de A à Z

• Λ = conductivité thermique (propriété du matériau)
  La quantité de chaleur que l'isolant laisse passer.
  Plus cette valeur est faible, plus la perte thermique est faible et l'isolation meilleure.
  La valeur lambda est comme l'ADN du matériau.
• E = performance énergétique (propriété du bâtiment)
  La quantitéd'énergie dont le bâtiment a besoin pour qu'on puisse y habiter.
  Plus le niveau E est faible, plus le bâtiment est durable.
• K = perte thermique (propriété du bâtiment)
  La quantité de chaleur que le bâtiment perd à travers l'enveloppe du bâtiment.
  Plus le niveau K est faible, plus la perte thermique est faible et l'isolation meilleure.
• R = résistance thermique (propriété du produit)
  La quantité de chaleur que le matériau retient (liée à l'épaisseur).
  Plus la valeur R est élevée, plus la perte thermique est faible et l'isolation meilleure.
• U = transfert thermique (propriété de la construction)
  La quantité de chaleur qui passe à travers une construction (par ex. le toit).
  Plus la valeur U est faible, plus la perte thermique est faible et l'isolation meilleure.