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G U I D E T H E R M I Q U E 2 SOMMAIRE 1. THERMIQUE 4 • Buts de l’isolation the

G U I D E T H E R M I Q U E 2 SOMMAIRE 1. THERMIQUE 4 • Buts de l’isolation thermique.................................................................................................................................4 • La chaleur.................................................................................................................................................................4 • Propagation de la chaleur ......................................................................................................................................4 - Par rayonnement.............................................................................................................................................4 - Par convection.................................................................................................................................................4 - Par conduction.................................................................................................................................................4 • Chaleur massique....................................................................................................................................................5 • Quantité de chaleur.................................................................................................................................................5 • Flux de chaleur - Densité de chaleur.....................................................................................................................5 • Coefficient de conductivité.....................................................................................................................................5 • Résistance thermique .............................................................................................................................................5 • Echanges de chaleur entre deux ambiances séparées par une paroi...............................................................5 - Echange ambiance intérieure/paroi.................................................................................................................6 - Echange dans la paroi.....................................................................................................................................6 - Echange paroi/ambiance extérieure................................................................................................................6 • Coefficient de transmission thermique utile K.....................................................................................................7 • Calculs thermiques .................................................................................................................................................7 • Cas des planchers à entrevous isolants en PSE...............................................................................................10 • Cas des isolants entre ossature..........................................................................................................................12 • Certification ACERMI.............................................................................................................................................12 - Résumé des niveaux caractéristiques des isolants certifiés.........................................................................12 • Intérêt des isolants................................................................................................................................................14 • Calcul du coefficient K de cette paroi.................................................................................................................14 • Calcul des coefficients K de murs extérieurs (parpaings 20 cm) avec des doublages POLYPLAC.............15 • Calcul de coefficient K d’une dalle isolée en sous-face avec du FIBRASTYRENE db 35 FE 125.................15 • Chute de températures dans une paroi...............................................................................................................16 • Inertie thermique ...................................................................................................................................................18 REGLEMENTATION THERMIQUE ...........................................................................................................................19 • Réglementation thermique relative aux bâtiments neufs d’habitation............................................................19 - Option 1.........................................................................................................................................................19 - Option 2 : Qu’est-ce que le coefficient GV ?.................................................................................................19 - Option 3 : Qu’est-ce que le coefficient BV ?................................................................................................21 - Option 4 : Qu’est que le coefficient C ?........................................................................................................21 • Réglementation thermique relative aux bâtiments neufs autres que d’habitation.........................................21 3 2. HYGROTHERMIQUE 22 • L’air humide ...........................................................................................................................................................22 - Pression partielle - pression saturante..........................................................................................................22 - Humidité relative à l’air..................................................................................................................................22 • Condensations.......................................................................................................................................................24 - Condensations superficielles.........................................................................................................................24 - Condensations internes.................................................................................................................................24 - Flux de vapeur...............................................................................................................................................26 - Perméabilité des matériaux...........................................................................................................................26 - Résistance à la diffusion ...............................................................................................................................26 • Applications aux doublages.................................................................................................................................27 • Carte des températures extérieures de base .....................................................................................................28 • Graphique des pressions partielles de vapeur..................................................................................................29 - Existence ou non de condensation dans la paroi .........................................................................................29 - Isolation et condensation...............................................................................................................................30 3. CARACTÉRISTIQUES THERMIQUES 32 - Panneaux de la gamme FIBRALITH.............................................................................................................32 - Planchers FRICKER......................................................................................................................................33 - Composants de toiture..................................................................................................................................33 - Isolants KNAUF.............................................................................................................................................34 Buts de l’isolation thermique L’isolation thermique a plusieurs objectifs : • Améliorer le confort : l’évolution des méthodes de construction entraîne une tendance aux construc- tions légères, lesquelles sont par nature moins bien protégées contre les variations brusques de température. Dans le même temps les exigences de confort se sont élevées. • La réduction du coût de chauffage : en évitant les inerties thermiques exagérées qui entraînent des mises en régime trop longues et en évitant les déperditions calorifiques. • La protection des murs par élimination des causes d’humidification. La chaleur La chaleur se manifeste sur l’homme par une sen- sation. Sa principale source est le soleil. Du point de vue du confort, l’objectif est de maintenir une ambiance permettant une régulation thermique nor- male du corps humain. Cette température est le résultat d’une action plus ou moins énergique de la chaleur sur nos sens. En fait, la température d’un corps correspond à un état d’agitation des particules qui le constituent. Plus on lui apporte de chaleur, plus l’agitation moléculaire est grande. Au contraire, lorsqu’on atteint le zéro absolu, c’est-à-dire -273°C, cette agitation devient nulle. Propagation de la chaleur La chaleur se propage selon trois modes. Par rayonnement Ce mode d’échange thermique est propre aux fluides (gaz ou liquides). Les molécules directement au contact d’une surface solide absorbent ou cèdent de la chaleur suivant les températures respectives de la surface et des fluides. Les différences de température provoquent des diff é- rences de masse volumique qui engendrent des mou- vements de convection, les molécules les plus chaudes étant les plus légères et ayant tendance à monter. Exemple : le radiateur de chauffage central élève la tem- pérature des molécules d’air au contact de ses élé- ments, molécules qui, devenues plus légères par dilata- tion, montent et sont remplacées par d’autres molécules. Par conduction La conduction traduit l’échange de chaleur s’effec- tuant par propagation à l’intérieur d’un solide, par agitation moléculaire. Exemple : la propagation de la chaleur le long d’une barre de métal dont une extrémité est soumise à l’action d’une flamme s’effectue par conduction. Ces trois modes d’échanges se produisent simulta- nément. Toutefois, la conduction pure n’existe pas dans les matériaux de construction, du fait de la pré- sence d’alvéoles plus ou moins grosses et régu- lières. Il s’agit d’une conduction apparente, tenant compte des phénomènes de rayonnement et de convection à l’intérieur des alvéoles. Isoler, c’est arrêter à la fois la conduction, la convec- tion et le rayonnement. 1. THERMIQUE Tous les corps solides et liquides émettent par leur surface de l’énergie sous forme d’ondes électroma- gnétiques. Si l’énergie rayonnée rencontre un corps absorbant ses longueurs d’ondes, elle se transfor- me en chaleur. Ce transfert ne nécessite aucun sup- port matériel et se produit même dans le vide. Exemple : le soleil chauffe la terre par rayonnement. 4 Par convection Figure 1 Figure 2 Figure 3 Plus la résistance d’un corps est élevée, plus ce corps est isolant. Chaleur massique Chaque corps a une plus ou moins grande « c a p a c i- té d’absorption » de la chaleur et est ainsi caractérisé par un coefficient «C» appelé «chaleur massique». Chaleur massique d’un corps = quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1K la température de 1 kilogramme de ce corps. Cette chaleur massique s’exprime en Joule par kilo- gramme et degré kelvin (J/kg.K). A titre d’exemples, citons les chaleurs massiques de trois corps : - l’eau, C = 4180 J/kg.K (1 kcal/ kg.K) - l’air, C = 1000 J/kg.K (0,239 kcal/kg.K) - - le polystyrène, C = 1380 J/kg.K (0,330 kcal/kg.K) 1 J/kg.K = 0,239 cal/kg.K Quantité de chaleur La chaleur massique permet de calculer la quantité de chaleur prise par un corps donné. Quantité de chaleur prise par le corps en joule = (Chaleur massique en J/kg.K * masse du corps en kg) * (température finale - température initia- le DT en K). Flux de chaleur Densité de chaleur On appelle flux de chaleur, la quantité de chaleur qui s’écoule pendant un temps donné à travers un corps. C’est une quantité de chaleur par unité de temps et donc une puissance. Elle s’exprime en Watt ou en kcal/h. 1 J/s = 1 W 1 W = 0,860 kcal/h En bâtiment, le cas le plus courant de flux de chaleur est celui de l’échange entre deux ambiances à tempé- ratures différentes, séparées par une paroi. Si l’on cherche à définir ce flux de chaleur, par unité de surfa- ce de paroi (par m2 par exemple), on utilisera la notion de « densité de flux » (Q) et on l’exprimera en W/m2. Coefficient de conductivité La conductivité thermique d’un corps est, par défini- tion, la densité du flux Q le traversant pour une dif- férence de 1K entre les températures des deux faces séparées par un mètre d’épaisseur (fig. 4). Le symbole de la conductivité thermique est la lettre grecque (lambda). Ce coefficient, compte tenu de sa définition, s’expri- me en W/m.K Plus le lambda d’un corps est faible, plus ce corps s’oppose au transfert de chaleur, plus il est isolant. Le n’est jamais nul. Cela explique pourquoi un iso- lant ne peut que ralentir l’échange de chaleur. Le varie avec la température du corps considéré. Il augmente si la température croît et, inversement, diminue lorsque la température baisse : l’augmenta- tion de température occasionne une augmentation du rayonnement, de la convection et de la conduction. Les conductivités thermiques des matériaux et les résistances thermiques des éléments de construc- tions sont définies pour une température moyenne de 10° C. Les matériaux de construction contiennent toujours une certaine quantité d’humidité qui accroît leur conductivité. La norme NF-P-75-101 considère, par conven- tion, qu’un produit destiné au bâtiment peut être défini comme isolant thermique si sa conducti- vité thermique est au plus égale à 0,065 W/m.K et si sa résistance thermique est au moins égale à 0,5 m2.K/W. Les matériaux de construction usuels, autres que les isolants, ont un compris entre 0,10 et 3 W/m.K. Exemples: marbre = 3,00 W/m.K béton = 1.75 W/m.K verre = 1,00 W/m.K mais le fer par exemple a un de 60 W/m.°K Le d’un matériau peut se mesurer directement avec un fluxmètre (ou lambdamètre), appareil qui com- prend un émetteur et un récepteur de chaleur, entre lesquels le matériau dont on cherche à mesurer le est disposé. On ne peut en aucun cas caractériser un matériau composite (exemple FIBRASTYRENE) par un . Echanges de chaleur entre deux ambiances séparées par une paroi Quand les conditions de température intérieure et extérieure par rapport à une paroi sont fixes, les températures dans la paroi se stabilisent : on est en régime permanent. C’est en général le cas en hiver, où les conditions ne se modifient que lentement. Pour les calculs de chauf- fage, on admet se trouver en régime permanent. Le phénomène de l’échange de chaleur entre deux ambiances (intérieure et extérieure) de tempéra- tures différentes (ti > te), séparées par une paroi, s’effectue de la façon suivante : la chaleur issue du milieu intérieur est uploads/Ingenierie_Lourd/ knauf-guide-thermique.pdf