Plan de la séance

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L5C : Environnement thermique et maîtrise énergétique
Cours n° 04 > Bases physiques (II)
Les illustrations de ces cours ne sont utilisées qu’à des fins pédagogiques!
Brises soleils coulissants
(Architecte Bruno Burlat)
Plan de la séance
1. Quelques grandeurs physiques
2. La notion de flux thermique
3. Conductance, résistance
4. La conduction
5. La convection
6. Résistance (ou conductance) d’une paroi
7. Le rayonnement
Rappel : Les flux thermiques vont naturellement du chaud vers le froid

7. Le rayonnement
7.1. Définition
Principe :
Le rayonnement thermique se propage comme tous les rayonnements électromagnétiques,
mais les phénomènes énergétiques associés dépendent de leur domaine de fréquence.
L’ensemble des rayonnements électromagnétiques est très vaste. Il va des ondes
hertziennes jusqu’aux rayons X et aux rayons cosmiques, en passant par l’énergie solaire
et la lumière.
Pour en savoir plus : Pierre Lavigne, Architecture climatique, Tome 1, Edisud, 1994
Fernand Fragnaud, Thermique des ambiances, Polycopié, CERMA, Nantes
Image : http://www.comm.uqam.ca/~GRAM/A/illu/mul/muli44.html
7. Le rayonnement
7.2. Spectre : en longueur d’onde
Image : http://osug.obs.ujf-grenoble.fr

7. Le rayonnement
7.2. Spectre : en longueur d’onde
Les rayonnements visibles et thermiques se situent entre 10-7 m et 10-3 m :
• Les ultra-violets : entre 100 et 380 nanomètres - en grande partie absorbés par l’ozone de
la haute atmosphère. Certains sont nocifs pour les organismes vivants.
• Les UVA : absorbés par la couche inférieure de notre hypoderme, produisent
le bronzage.
• Les UVB : absorbés par la couche moyenne de la peau produisent des
liaisons aux chromosomes.
• Les UVC : absorbés par la couche superficielle de la peau, détruisent les
cellules.
• Les rayonnements visibles : séparables en « couleurs » du violet au rouge, en fonction
de la sensation perçue par notre œil.
• Les infra-rouges : Porteurs essentiels de l’énergie thermique.
La puissance produite (et l’intervalle de longueur d’onde) par un corps, un liquide ou un
gaz, dépend de la température du corps.
7. Le rayonnement
7.2. Spectre : en longueur d’onde
Tout corps émet un rayonnement, mais celui-ci peut être composés de
différentes proportions de longueurs d’ondes.
Le soleil (environ 6 000 °K) émet une grande proportion de visible.
Les murs de maisons, notre peau, les vêtements émettent aux températures
courantes (environ 300 °K).
Ce sont des émetteurs seulement d’Infra-Rouge (IR), alors qu’ils peuvent être
des récepteurs :
• De rayonnements solaires : UV, visible et IR proche.
• De rayonnement de l’éclairage
• De rayonnement IR par l’entourage (objets, personnes…)

7. Le rayonnement
7.3. Comportement d’un corps récepteur
Principes : tout corps récepteur reçoit un rayonnement de flux incident qui se
décompose :
• En un flux réfléchi (réflexion sur la surface S)
• En un flux transmis (transmission à travers l’épaisseur e)
• En un flux absorbé (absorption dans l’épaisseur e)
7. Le rayonnement
7.3. Comportement d’un corps récepteur
On définit alors trois rapports (sans dimension) :
Le facteur d’absorption ou absorptivité ou absorbance : ! = "a / "i
Le facteur de réflexion ou réflectivité ou réflectance : # = "r / "i
Le facteur de transmission ou transmittivité ou transmittance : $ = "t / "i
Comme "i = "r + "a + "t On a donc : ! + # + $ = 1
On peut donc définir pour un corps un !, # et $ pour chaque longueur d’onde ou pour un
ensemble de longueurs d’ondes.

7. Le rayonnement
7.3. Comportement d’un corps récepteur
Par exemple, pour un verre de 3 mm recevant le rayonnement solaire, toute longueurs d’ondes
confondues, (donc du point de vue de l’énergie) on a :
! = 0,06 # = 0,07 $ = 0,87
Si on regarde le verre du point de vue de la lumière (en ne considérant que le rayonnement
visible), on a :
! = 0,01 # = 0,08 $ = 0,91
Si $ est important, le corps est transparent
Si $ = 0 le corps est opaque
Si ! est important, le corps est absorbant
Si # est important, le corps est réfléchissant
On définit un corps noir (théorique, absorbe totalement le rayonnement incident) quand ! = 1
7. Le rayonnement
7.4. Comportement d’un corps émetteur
Chaque point P d’une surface émet un rayonnement
Dans dans un angle solide.
Le corps émet une densité de flux (W / m2) que l’on nomme émittance énergétique H
Première loi de Kirchhof :
L’émittance énergétique totale ou monochromatique d’un corps noir (H0) ne dépend
que de la température absolue T de ce dernier.
Seconde loi de Kirchhof :
L’émittance énergétique totale d’un corps quelconque dépend du facteur d’émission
ou émissivité ( % sans dimension) totale ou monochromatique (%& ) du corps :
H = %.H0 (W / m2) H& = %&.H0& (W / m2)
Il a été démontré (et c’est étonnant !) que l’émissivité d’un corps est égale à son
absorptivité
% = ! et donc que %& = !&