Principes d'échanges de chaleur

Dans notre environnement, la chaleur peut se transmettre d’un matériau ou d’un corps à un autre selon différents modes.

Les 3 principaux sont :

La convection dans l’air (fig. 1)

L’air chaud est plus léger que l’air froid.

Ainsi, en présence d’une source de chaleur :

• l’air chaud tend à monter et à se refroidir progressivement en s’éloignant de la source de chaleur ;
• l’air froid tend à descendre et à se réchauffer en s’approchant de la source de chaleur.

En sous-toiture ventilée, la convection génère un effet de cheminée, d’autant plus important que la lame d’air est plus épaisse.

 

La conduction dans les matériaux (fig. 2)

Elle est liée à la vitesse de la diffusion de l’énergie calorifique à l’intérieur de la matière.
Par exemple :

• ans les métaux : elle est très rapide ;
• dans l’eau : elle est rapide ;
• dans l’air sec : elle est lente.

Ce qui explique pourquoi un isolant thermique, efficace à l’état sec, perd ses propriétés quand il est gorgé d’eau.

 

Le rayonnement (fig. 3)

Quand un rayonnement rencontre de la matière :

• une partie est réfléchie par la surface ;
• une partie traverse la matière (parfois, si elle n’est pas opaque) ;
• une partie est absorbée par la matière.

Alors la matière qui a capté l’énergie des rayons absorbés :

• s’échauffe et diffuse la chaleur dans sa masse ;
• ré-émet l’énergie absorbée par ses surfaces sous forme de rayons infrarouges thermiques.

Une surface réfléchissante renvoie l’essentiel des rayonnements qu’elle reçoit dans la couche d’air située en regard.