La notion de chaleur dans le cadre de la rénovation énergétique

Comprendre la chaleur dans le cadre de la rénovation énergétique

Lorsqu'il s'agit d'améliorer l'efficacité énergétique d'une habitation, comprendre les principes de base de la chaleur est essentiel. La chaleur représente l'énergie échangée sous forme de transfert thermique lorsqu'il existe une différence de température entre deux corps. Dans la pratique, cela signifie que la chaleur va toujours d’un corps plus chaud vers un corps plus froid.

Les modes de transfert de chaleur

Il existe trois modes de transfert de la chaleur : la conduction, la convection et le rayonnement. Ces phénomènes influencent directement la manière dont l'énergie thermique circule à travers les matériaux et les structures d'une maison, impactant ainsi la performance énergétique.

1. La conduction thermique (λ)

La conduction est le processus par lequel la chaleur se propage à travers un matériau. C'est l'énergie qui se transfère via les particules du matériau en raison de chocs entre elles. Ce mode de transfert ne peut avoir lieu qu'en présence d'un milieu matériel solide.

Chaque matériau possède une conductivité thermique (λ), qui définit la quantité de chaleur qu'il peut transmettre. Un matériau avec une faible valeur de λ est un bon isolant, car il rend la conduction de chaleur plus difficile. Pour une paroi, la capacité à isoler est déterminée par sa résistance thermique (R), qui prend en compte l'épaisseur du matériau et sa conductivité :

Formule de la résistance thermique :
R = e (épaisseur) / λ (conductivité thermique)
Plus R est élevée, plus la paroi est performante en termes d'isolation.

2. La convection thermique (h)

La convection se produit dans les fluides (gaz ou liquides) et résulte de la variation de densité due à la température. Elle se manifeste par un mouvement du fluide, qui transporte la chaleur. Par exemple, dans une maison, l'air chaud se déplace vers le haut et l'air froid vers le bas, provoquant des échanges thermiques entre les surfaces et l'air.

On caractérise la convection par un coefficient d'échange thermique (h) ou par une résistance superficielle (Rs). À l'intérieur (Rsi) et à l'extérieur (Rse), ces coefficients diffèrent en raison de l'intensité des mouvements d'air, qui sont plus importants à l'extérieur.

Formule de la résistance superficielle :
Rs = 1 / h

3. Le rayonnement thermique

Tout objet dont la température est supérieure à 0 Kelvin (-273 °C) émet de l'énergie sous forme de rayonnement. Contrairement à la conduction et à la convection, le rayonnement ne nécessite aucun milieu matériel pour se propager. Ce mode de transfert est quantifié par l’émissivité d’un matériau, qui représente sa capacité à émettre des rayons infrarouges.

Un système complexe de transfert de chaleur

Dans une habitation, les trois modes de transfert – conduction, convection et rayonnement – coexistent et interagissent.

Par exemple, une paroi d'une maison subit à la fois des pertes de chaleur par conduction à travers le matériau, par convection avec l’air environnant, et par rayonnement vers l'extérieur.

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