La notion de flux thermique La convection

Architectes > Lacaton & Vassal > Maison à Coutras
Photo Revue Verb architecture boogazine > octobre 2001
M21C : Confort thermique et énergétique - Cours n°3
[email protected]
La notion de flux thermique
La conductance
La résistance
La convection
Principe physique
L'effet thermosiphon

La notion de flux thermique
L'isolation : principe valable autant pour la stratégie du froid que pour celle du chaud
L'isolation empêche la chaleur de partir… ou de rentrer !
Les déperditions :
• Surfaciques (parois)
• Linéiques (ponts thermiques) [cf. Schéma]
• Par renouvellement d'air (infiltrations)
Flux : Passage d'un certain nombre de "choses" pendant un temps donné
d'un endroit à un autre endroit.
Flux de chaleur : La quantité de chaleur passant au travers de 1 m2 de paroi pendant 1 seconde
Noté ϕ - l'unité c'est le Watt / m2 (on parle de densité de flux)
Noté Φ - Quand il s'agit d'une surface S, l'unité est le Watt
[cf. Schéma]
Rappel : La quantité de chaleur Q en Joule
Rapport Quantité / Puissance > P = Q / t en W / s ( idem W . s-1 )

La conductance / La résistance : définitions
La conductance exprime la capacité de conduire un flux Φ ou une densité de flux ϕ
La résistance exprime la capacité de résister au flux Φ ou à une densité de flux ϕ
La conductance :
• Pour un ensemble donné u ( anciennement k ) W / °C idem W / °K
• Pour 1 m2 donné U ( anciennement K ) W / m2.°C idem W / m2.°K
La résistance :
• Pour un ensemble donné r °C / W idem °K / W
• Pour 1 m2 donné R °C. m2 / W idem °K.m2 / W
Attention, il arrive souvent que l'on utilise qu'un seul signe : R et U pour désigner r et u …
La résistance est l'inverse de la conductance … et inversement !
R = 1 / U > U = 1 / R & r = 1 / u > u = 1 / r
Concernant la thermique, le flux est proportionnel à l'écart de température
Φ = u . T (en Watt pour l'ensemble d'une paroi > quantité de chaleur échangée par une paroi)
ϕ = U . T (en Watt / m2 > quantité de chaleur échangée par une paroi de 1 m2)

La conductance / La résistance : opérations
2 cas sont à considérer. Lorsque les éléments sont en :
Parallèle : [cf. schéma]
• On additionne les conductances : Utotal = Un > u = U . S
Série : [cf. schéma]
• On additionne les résistances : Rtotal = Rn > r = R / S
Schémas in "L'isolation
écologique" de Jean-Pierre Oliva,
Ed. Terre vivante

On observe alors l'évolution de température suivante :
La conductance / La résistance : application aux matériaux (I)
Évolution de la température dans un matériau homogène d'épaisseur e
(en régime thermique permanent : T entre les deux faces, avec une densité de flux ϕ)
On observe que ϕ est :
• Proportionnel à T
• Inversement proportionnel à e ( x)
• Dépend du matériaux
On peut l'écrire sous la forme : ϕ = T / e est la conductivité thermique du matériau en W / m.°C
e
ϕ
TT
Schéma repris de "Architecture
climatique" de Pierre Lavigne,
Edisud.
dT
dx
T
x