20 °C
Intérieur
L'air intérieur cède de la chaleur à la surface du mur.
→
0 °C
Air extérieur
La surface extérieure cède de la chaleur à l'environnement.
RsiIntérieur
Matériau du mur
RseExtérieur
1
Transfert de chaleur intérieur
L'air intérieur transmet de la chaleur à la surface du mur. Ce transfert possède sa propre résistance thermique, notée Rsi.
2
La chaleur à travers le matériau
La chaleur traverse ensuite le matériau du mur. Sa résistance dépend notamment de λ et de l'épaisseur du matériau.
3
Transfert de chaleur extérieur
La chaleur doit enfin passer de la surface extérieure à l'environnement extérieur. Cette part est notée Rse.
Exemple de calcul simplifié
10 cm de béton – pourquoi la surface peut jouer un rôle étonnamment important dans le trajet thermique global.
① Le matériau seul
Nous considérons d'abord uniquement la couche de béton de 10 cm d'épaisseur.
Rbéton = d / λ = 0,10 / 2,0 = 0,05 m²K/W
U = 1 / R = 1 / 0,05
U = 20 W/(m²K)
Il s'agit ici uniquement de la conduction dans le matériau. Les transferts de chaleur aux deux surfaces ne sont pas encore pris en compte.
② Le trajet thermique complet
Nous prenons maintenant aussi en compte les transferts de chaleur aux surfaces intérieure et extérieure.
Rtotal = Rsi + Rbéton + Rse = 0,13 + 0,05 + 0,04 = 0,22 m²K/W
U = 1 / 0,22
U ≈ 4,55 W/(m²K)
Dans cet exemple simplifié, les résistances superficielles contribuent de façon significative à la résistance thermique totale.
Thermiquement, un mur ne s'arrête pas à sa surface.
La valeur U décrit le trajet thermique complet : de la pièce à la surface intérieure, à travers l'élément de construction, jusqu'à la surface extérieure, puis à l'environnement extérieur.
Simplifié :
Rtotal = Rsi + Rmatériau + Rse
U = 1 / Rtotal
Pourquoi utilise-t-on malgré tout une valeur fixe de Rse ?
Dans le calcul normalisé de la valeur U, les conditions réelles de transfert de chaleur ne peuvent pas être recalculées intégralement pour chaque bâtiment, chaque heure, chaque vitesse de vent, chaque température de surface et chaque environnement de rayonnement.
C'est pourquoi la physique du bâtiment utilise, pour le calcul standard, des conditions de référence définies et des résistances superficielles normalisées.
EN ISO 6946
Cette norme définit les méthodes de calcul de la résistance thermique et du coefficient de transmission thermique des éléments de construction, à partir de conditions aux limites et de résistances superficielles normalisées.
La valeur Rse = 0,04 m²K/W, couramment utilisée, est donc une valeur de référence normative pour le calcul standard – et non une loi universelle de la nature qui resterait exactement identique dans toutes les conditions extérieures réelles.
Et c'est précisément là que les revêtements de surface deviennent intéressants.
Lorsque les propriétés thermiques d'une surface extérieure changent, ce n'est pas seulement une couche de matériau supplémentaire qui intervient. Les conditions thermiques aux limites de la surface par rapport à l'air, au rayonnement et au rayonnement solaire peuvent, elles aussi, changer.
La question décisive n'est donc pas seulement : « Quelle est l'épaisseur de la couche ? » Mais aussi : « Comment le trajet thermique complet change-t-il ? »