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Master en Architecture et Développement Durable
Cours de mise à niveau
Isolation thermique
1.
Rappel physique
Flux de chaleur au travers d'un élément opaque (mur, ...)
J = S ⋅
avec :
∆θ
R tot
J
∆θ
S
k
=
=
=
=
= S ⋅ k ⋅ ∆θ
flux de chaleur [W]
différence de température [K]
surface de l'élément [m2]
coefficient de transmission thermique
[W/m2K]
Résistance thermique d'une couche :
Ri
=
di
λi
di
λi
=
=
épaisseur de la couche [m]
conductibilité thermique du matériau
[W/mK]
Valeurs caractéristiques
Métaux
λ ≈ 200
Matériaux pierreux λ ≈
2
Air immobile
λ ≈ 0.02
[W/mK]
[W/mK]
[W/mK]
Isolants usuels
Laine de verre
λ ≈ 0.04
[W/mK]
Laine de pierre
λ ≈ 0.04
[W/mK]
Polystyrène expansé
λ ≈ 0.036 - 0.046 [W/mK]
Polyuréthanne
Liège
λ ≈ 0.030
λ ≈ 0.042 - 0.060
[W/mK]
[W/mK]
Résistance totale d'un élément multicouche
n
1 + ∑
1
R tot =
Ri +
αe
αi
i =1
α =
coefficient surfacique de transfert de chaleur [W/m2K]
1
Section 1 c) : Isolation thermique
© Jean-Bernard Gay, 2001
Master en Architecture et Développement Durable
Normes :
2.
αi
αe
=
=
8
23
Cours de mise à niveau
[W/m2K]
[W/m2K]
Principaux types de murs
Anciens bâtiments < 1947
k ≈ 1.1
2
[W/m K]
Après guerre 1947 - 1980
k ≈ 0.8
[W/m2K]
Bâtiments récents > 1980
k ≈ 0.4
2
[W/m K]
Construction à haute isolation k ≈ 0.2 - 0.3
[W/m2K]
Isolation extérieure
(k ≈ 0.4 [W/m2K])
Isolation extérieure avec
bardage de protection
(k ≈ 0.4 [W/m2K])
Double mur avec isolation
centrale
(k ≈ 0.35 [W/m2K])
Plots de béton cellulaire
(λ ≈ 0.16 [W/mK])
(k ≈ 0.4 [W/m2K])
Figure 1 : Murs modernes isolés.
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Section 1 c) : Isolation thermique
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Cours de mise à niveau
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Section 1 c) : Isolation thermique
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Master en Architecture et Développement Durable
3.
Figure 3 :
Cours de mise à niveau
Influence de l'épaisseur d'isolant
Variation de la valeur k en fonction de l'épaisseur d'isolant
pour un mur en plots de béton de 17.5 cm d'épaisseur
avec isolation extérieure et bardage de protection.
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Section 1 c) : Isolation thermique
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4.
Cours de mise à niveau
Apports solaires au travers d'un mur
Les apports solaires au travers d'un mur dépendent de la couleur
du mur (absorption) et de son coefficient de transmission
thermique. Ils sont généralement faibles, mais non négligeables
pour autant.
Figure 4 :
Absorption du rayonnement
solaire par un mur.
qabs = qi + qe
qi . Ri = qabs Re - qi . Re
d'où
qi = R e qabs
R tot
Re
=
1/αe
Rtot
=
1/k
}
qabs
=
Iinc . a
a = facteur d'absorption du mur
q i = a ⋅ k Iinc
αe
Exemple : Mur sud
pertes thermiques : qL
=
k . ∆θ
apports solaires :
qi
=
a ⋅ k
pertes nettes :
qN
=
qL – qi
αe
Iinc
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Cours de mise à niveau
Conditions hivernales moyennes à Lausanne :
∆θ
Iinc
a
[-]
0.3
(mur clair)
0.6
(mur foncé)
a)
cm
=
=
15
93
k
[W/m2K]
1.2
0.8
0.4
1.2
0.8
0.4
mur peu isolé
brique isolante 24 cm
k ≈ 1.5 [W/m2K]
a ≈ 0.6
Figure 5 :
[K]
[W/m2]
(moyenne jour-nuit sur la
saison de chauffage)
qL
[W/m2]
18
12
6
18
12
6
qi
[W/m2]
1.5
1.0
0.5
3.0
2.0
1.0
b)
qN
[W/m2]
16.5
11.0
5.5
15.0
10.0
5.0
mur bien isolé
brique de 17 cm + 10
d'isolation
k ≈ 0.3 [W/m2K]
a ≈ 0.6
Bilan thermique d'un mur sud ensoleillé, climat de
Lausanne.
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5.
Cours de mise à niveau
Ponts thermiques
On distinguera :
a) Les ponts thermiques dus aux matériaux : qui résultent de la
présence en certains points du bâtiment de matériaux ayant
une plus grande conductibilité thermique.
b) Les ponts thermiques dus à la géométrie : qui apparaissent
lorsqu'une petite zone de réchauffement (intérieure) correspond
à une grande zone de refroidissement (extérieure).
Exemples caractéristiques [5]
Constructions anciennes
peu isolées
Figure 6 :
Constructions récentes
avec isolation extérieure
Raccordement au toit.
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Constructions anciennes
peu isolées
Figure 7 :
Tête de dalle.
Figure 8 :
Balcon extérieur.
Cours de mise à niveau
Constructions récentes
avec isolation extérieure
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Constructions anciennes
peu isolées
Cours de mise à niveau
Constructions récentes
avec isolation extérieure
Figure 9 :
Raccord du mur extérieur aux fondations.
Figure 10 :
Angle du mur.
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Figure 11 :
Application d'une fenêtre.
Figure 12 :
Caisson de store.
Cours de mise à niveau
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6.
Cours de mise à niveau
Références
[1]
Norme SIA 180 (1980)
Isolation thermique des bâtiments
[2]
Norme SIA 180/1 (1980)
Protection thermique des bâtiments en hiver
[3]
Projet de recherche MANTO
EPF - Zürich (1984)
[4]
Paul Diem
Bauphysik im Zusammenhang
Bauverlag (1987)
[5]
Documentation SIA 99 (1985)
Wärmebrückenkatalog.
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Section 1 c) : Isolation thermique
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