Coefficient de transfert thermique U

Ani AMBARTSUMIAN ©

Objet : méthode de calcul du coefficient de transfert thermique (U) et du flux thermique () pour des constructions simples telles que des éléments homogènes (des constructions constituées de plusieurs couches de matériaux posées les unes contre les autres). Exemple qui illustre l’application concrète de ce calcul.

Le coefficient de transfert thermique d’une paroi U, [W/( ·K)]caractérise la quantité de chaleur traversant une paroi, de l’intérieur vers l’extérieur, en régime permanent, par unité de temps, par unité de surface et par unité de différence de température entre les ambiances situées de part et d’autre de ladite paroi.

La valeur U d’éléments de construction sera calculée selon la formule suivante:

Où :

R ‑ résistance thermique, en (·K)/W ;

… ‑ épaisseur de la couche du matériau correspondant, en m ;

… ‑ conductivité thermique du matériau correspondant, en W/(m · K) (voir: Tableau de conductivité thermique des principaux matériaux de construction ou Tableau de conductivité thermique des matériaux);

‑ résistance thermique de couches d‘air, en (·K)/W (Une lame d’air est dite confinée, lorsque l’espace vide est séparé de l’espace environnant.)

Tabl.1 Résistance thermique des lames d’air confinées dans des plafonds, parois et planchers

, ‑ coefficients de transfert de chaleur surfacique, en W/(· K) ;

La résistance thermique superficielle est l’inverse du coefficient de transfert de chaleur surfacique h. On applique les valeurs suivantes :

) ; )

Donc, on peut réduire la formule du coefficient U:

Avec

On peut appliquer la règle suivante: Plus la valeur U est petite, meilleure est l’isolation.

Le flux thermique correspond au transfert thermique qui s’écoule par unité de temps entre les deux milieux.

On calcule le flux thermique , [W] ou [J/s] selon la formule suivante :

Où :

U – coefficient de transmission thermique, en W/( ·K);

S – surface du matériau, en ;

– température « Intérieur », en °C;

– température « Extérieur », en °C;

Exemple du calcul des charges thermiques d’une paroi (mur extérieur)

À l’aide d’un exemple ci-dessous, vous allez voir comment se calcule le coefficient de transfert thermique (U) et le flux thermique () pour un mur extérieur.

Exemple : Calculer le coefficient de transfert thermique (U) et le flux thermique () de la paroi suivante, sachant qu’elle est composée de cinq matières (matériaux) en série. Surface totale de la paroi 1 . Température « Extérieur » : 10°C. Température « Intérieur » : 20°C.

Les données des matériaux de construction :