4 modes de transmission de la chaleur dans un logement isolé
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Comment la chaleur se transmet-elle dans un logement isolé ? Comment garder la chaleur en hiver et l'éviter en été. Il suffit d'isoler avec de bons isolants qui permettent de limiter les 4 modes de transmission de la chaleur : conduction, convection, radiation et advection.
L’agitation thermique se transmet de proche en proche, une molécule ou un atome cédant une partie de son énergie cinétique à une autre molécule ou à un autre atome, la vibration de l'atome se ralentissant au profit de la vibration du voisin.
Le saviez-vous ?
La chaleur se déplace toujours d'une zone chaude à une zone plus froide.
Un phénomène physique
- Lorsqu'il fait plus froid à l'intérieur d'un logement qu'à l'extérieur, le logement attire la chaleur extérieure.
- Lorsqu'il fait plus chaud à l'intérieur d'un logement qu'à l'extérieur, le logement attire le froid extérieur.
Le phénomène de transfert de chaleur
Ce phénomène est d'autant plus important que la différence de température est importante : les flux thermiques s'accélèrent.
Notons que les échanges de chaleur à travers parois et planchers et au travers des matériaux isolants sont principalement dus à la conduction.
Les 4 modes de transmission
Les modes de transferts de chaleur se font par conduction, par convection, par radiation, par advection ou par association des 4 phénomènes.
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La conduction de la chaleur
La conductivité thermique est la mesure de la vitesse à laquelle un flux de chaleur se transmet de particule en particule. Le vent tourbillonnant le long d'un mur extérieur équipé d'un escalier ou d'un décrochage agit comme les ailettes d'un radiateur et refroidit le support.
Un radiateur de voiture possède une surface importante qui permet à l'air de refroidir l'eau, le principe inverse d'un radiateur de chauffage qui transmet les calories dans l'air par un mouvement ascendant.
Transmission de la chaleur
L’énergie thermique dans ce mode d'échange de chaleur s'introduit dans un matériau en traversant, molécule après molécule, un solide, un liquide ou un gaz. La conduction ne s'opère que lorsqu'il existe un contact physique entre les particules et une différence de température.
En résumé, le taux d'échange thermique dans un matériau donné sera fonction de la conductivité calorifique du matériau ainsi que de la différence de température.
Le thé brûlant transmet sa chaleur aux parois de la tasse.
La convection de la chaleur
L'échange de chaleur intervient lorsqu'un liquide, de l'air ou un gaz chauffé se déplace d'un endroit à un autre tout en conservant sa chaleur résiduelle.
Le taux d'échange thermique dépend de la température du liquide, de l'air ou du gaz en mouvement et de son coefficient d'écoulement. L'air chaud monte, car il est plus léger que l'air ambiant.
La chaleur émise par des radiateurs ou un plancher chauffant monte suivant le principe d'Archimède.
La radiation de la chaleur
L'énergie thermique par radiation est transmise sous une forme lumineuse (radiations infrarouges ou autre forme d'onde électromagnétique).
Cette énergie thermique émane d'un corps chaud et ne peut se déplacer librement qu'au travers d'un milieu transparent.
L'absorption de la chaleur
Les matières ont la propriété d'absorber les rayons calorifiques. ainsi le verre, les matériaux translucides ainsi que l'atmosphère terrestre laissent passer une quantité importante de chaleur rayonnante qui est absorbée lorsqu'elle frappe une surface. Les surfaces claires ou brillantes reflètent davantage la chaleur rayonnante que les surfaces sombres ou noires qui l'absorbent. Le rayonnement est la chaleur que l’on sent sur sa peau exposée au soleil.
On remarquera que ce rayonnement est directionnel : en hiver par exemple la partie du visage exposée au soleil reçoit la chaleur tandis que la partie à l'ombre reste froide.
L'advection de chaleur ou froid
Un simple vent coulis du à un courant d’air dans une maison mal isolée peut vous donner une sensation de froid parce l'air a emporté la chaleur corporelle de votre peau par un phénomène d'advection.
Pourquoi ? L'air chaud étant moins dense que l'air froid, la même quantité d'air chaud prendra plus de volume que l'air froid. Un mouvement ascendant déplacera cet air chaud au dessus de l'air froid créant une désagréable sensation de froid.
Ci-dessous, le froid pénètre dans le logement d'autant plus facilement que le mur et le plafond sont mal isolés. L'air chaud monte et créé une sensation désagréable de vent coulis. La température du sol est plus basse qu'au plafond.
Matériaux construction isolation
Ce tableau indique les caractéristiques des matériaux de construction et d'isolation.
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