problème de conduction thermique

[invite551c8a6f]

Dans les traités sur la conduction thermique des murs d'un bâtiment
on trouve souvent la formule:
PuissanceChaleurTransmise =
U*Surface*(Temp_externe - Temp_interne)

où U est la conductance du mur,
Surface est sa surface
et les dernières variables sont la température externe et interne respectivement.

Tout cela a l'air bien raisonnable, c'est une conséquence de la loi de Fourier, seulement il y a quelque chose qui me chiffonne:
Si vous avez vu des études thermographiques des murs en hiver (avec de l'infrarouge) vous remarquez que la surface exterieur du mur n'est pas forcément à la température de l'air extérieur.
Alors ce fait ne vient il pas invalider l'application de la formule?
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[invite15928b85]

Bonjour.

Il y a deux éléments à considérer :

1 - les grosses anomalies de température sont liées à l'existence de ponts thermiques (zones de moindre résistance themiques)

2 - l'échange de chaleur entre le mur et l'air ambiant ne peut se faire que s'il y a un écart de température entre les deux. Ce phénomène est souvent modélisé par la loi de Newton : densité de flux proportionnel à l'écart de température, à une constante multiplicative près, constante qui dépend de l'état de surface, de la vitesse du vent, etc.

Pour être complet, il faut ajouter à la résistance du mur les résistances superficielles intérieure et extérieure.

Cordialement,

F

[invite551c8a6f]

1 - les grosses anomalies de température sont liées à l'existence de ponts thermiques (zones de moindre résistance themiques)

Donc la thermographie à infrarouge montre sert surtout à montrer les pont thermiques.

[invite551c8a6f]

Bonjour.


2 - l'échange de chaleur entre le mur et l'air ambiant ne peut se faire que s'il y a un écart de température entre les deux. Ce phénomène est souvent modélisé par la loi de Newton : densité de flux proportionnel à l'écart de température, à une constante multiplicative près, constante qui dépend de l'état de surface, de la vitesse du vent, etc.

Pour être complet, il faut ajouter à la résistance du mur les résistances superficielles intérieure et extérieure.

Cordialement,

F

Donc quelquepart j'ai eu raison. La résistance à la conduction du mur fournit une limite aux pertes, mais je n'ai pas d'idée de l'importance du phénomène auquel vous faites référence. Je suppose que c'est de la
convection de l'air.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite15928b85]

En fait, il y a échange entre un solide et un fluide. Donc, à l'interface, c'est de la conduction. L'air réchauffé ne restant pas en place, il y a convection. Il y a rayonnement, également. La modélisation physique de tout cela étant plutôt complexe, on utilise cette fameuse approximation de Newton qui consiste à dire que ces échanges sont modélisables par des résistances thermiques supplémentaires (résistances superficielles) pour lesquelles il y a des valeurs normalisées dans le monde du bâtiment.

Sinon, il est clair que l'intérêt premier de la thermographie IR dans le bâtiment est de trouver les ponts thermiques.

[emmanuel30]

U*Surface*(Temp_externe - Temp_interne)

Dans cette formule, c'est bien les températures ambiantes éloignées de la paroi qu'il faut prendre en compte.

Si l'on prend la température au contact , celle vue par le thermomètre IR, on constate que plus le R de la paroi est faible, et plus l'écart entre l'intérieur et l'extérieur diminue.

Cette constatation permet de dire sans aucun doute que ce ne sont pas les températures de contact qu'il faut appliquer car sinon avec un R très faible on aurait une déperdition très faible puisque le delta T au contact entre intérieur et extérieur serait proche de 0, or c'est l'inverse.

[invite0d6a8826]

Si l'on prend la température au contact , celle vue par le thermomètre IR, on constate que plus le R de la paroi est faible, et plus l'écart entre l'intérieur et l'extérieur diminue.

C'est un peu le but !! moins il y a de résistance! plus le flux de chaleur est important.

On va pas refaire un cours de transfert de chaleur. Mais un flux se mesure et se détermine partout ou on peut le faire du moment qu'on oublie rien:

Si on connait la température des paroies on peut tres bien prendre ces températures! a conditions de connaitre la résistance thermique de la paroie.

Si on prend les températures extérieures il ne faut pas oublier les phénomenes de convections ! ... ils peuvent étre négligé dans les cas de murs tres résistifs car les températures paroies sont tres proches des températures des fluides en contact.

Si tu veux un delta T proche de 0 comme tu le dis il te faudrait une paroie en métal. Tu peux toujours essayer de mesurer le flux thermique le traversant ! il sera forcement tres fort. Il est toutes fois plus dificile de mesurer précisement les températures des paroies qui elles sont tres proches 5cm d'aluminium donne un R de 0.0002 et avec un de 1°C de paroie a paroie donne un flux de 5000W / m².

Le delta T est tres petit mais le flux est immence

[cornychon]

Dans cette formule, c'est bien les températures ambiantes éloignées de la paroi qu'il faut prendre en compte.

Si l'on prend la température au contact , celle vue par le thermomètre IR, on constate que plus le R de la paroi est faible, et plus l'écart entre l'intérieur et l'extérieur diminue.

Cette constatation permet de dire sans aucun doute que ce ne sont pas les températures de contact qu'il faut appliquer car sinon avec un R très faible on aurait une déperdition très faible puisque le delta T au contact entre intérieur et extérieur serait proche de 0, or c'est l'inverse.

Dans ce lien tout est pris en compte
http://www-energie.arch.ucl.ac.be/CD...ochalparoi.htm
Il reste à faire des petits calculs de CM2

[emmanuel30]

Bonjour.

Oui mais avant de faire des calculs de CM2, il faut comprendre la question de départ, car sinon ce n'est pas gagné.

La question que pose palindrome53, ce n'est pas de savoir s'il faut sommer tous les R d'une paroi pour calculer les pertes, évidemment qu'il faut sommer tous les R..., et aussi Ri et Re pour ceux qui veulent un calcul précis.

La question est au sujet du delta T qu'il faut prendre en compte dans la formule ci dessous.

U*Surface*PuissanceChaleurTran smise =
U*Surface*(Temp_externe - Temp_interne)

palindrome53 c'est rendu compte , et c'est normal, que la température de l'air est différente par rapport à la température de contact et il se demande si le deltat T que l'on prend habituellement en compte n'est pas perturbé par le deta T qui est réellement au contact des parois.

j'ai expliqué par une constatation simple que c'est bien la température de l'air ambiant qu'il faut prendre en compte car sinon la formule ne pourrait pas fonctionner puisque l'on trouverait l'inverse de ce que l'on cherche.

[cornychon]

Prenons une grosse boite isolée thermiquement.
On chauffe uniformément l’intérieur pour avoir un air isotherme.
On dissipe par exemple 1000 W h.
A l’équilibre thermique, on relève au centre du local 25°C
L’air ambiant exterieur est pris suffisamment loin pour ne pas être influencé ni par la convection ni par le rayonnement de la boite. La température relevée est par exemple 15°C.
La Rth = (25-15) / 1000 = 0.01 °C W.
Dans ce petit calcul on admet que l’air intérieur et extérieur sont calmes !
Si l’air se déplaçait à quelques mètres seconde, la température intérieure serrait plus faible, par exemple 22°C. La température étant plus faible, la résistance thermique serrait plus faible 7 / 1000 = 0.007 °C W.

Pour les maisons c’est pareil, il ne faut pas tout mélanger. Il faut intégrer toutes les résistances thermiques. En général, dans les calculs, on néglige les vitesses d’air. Les Canadiens prennent souvent en compte ce paramètre important !

[invite551c8a6f]

Prenons une grosse boite isolée thermiquement.
On chauffe uniformément l’intérieur pour avoir un air isotherme.
On dissipe par exemple 1000 W h.

Voulez vous dire 1000W ou 1000Wh?

[emmanuel30]

La vitesse de l'air influence le coefficient d'échange superficiel, en effet la couche superficielle d'air immobile Ri qui participe à l'isolation peut diminuer à cause du vent et à ce moment Ri devient Re.

En général on néglige les coefficients d'échanges thermiques superficiels car il sont faibles par rapport au R du mur.

Je me répète, mais bon, quand le bois est dur, il faut taper plusieurs fois pour enfoncer le clou.

Quand on veut être précis, on prend en compte Ri et Re, et dans ce cas on ne peut pas négliger la vitesse du vent puisque Re et un coefficient d'échange thermique superficiel extérieur moyen calculé à la juste valeur.

Quand on est tatillon , on est tatillon jusqu'au bout , sinon cela n'a pas de sens.

STP lis la question de départ, et quand tu l'auras comprise tu t'apercevras que c'est toi qui mélanges tout.

[cornychon]

Voulez vous dire 1000W ou 1000Wh?

Il faut une source de chaleur constante de 1000 W h.
Laisser fonctionner par exemple un radiateur de 1000 W

[cornychon]

La vitesse de l'air influence le coefficient d'échange superficiel, en effet la couche superficielle d'air immobile Ri qui participe à l'isolation peut diminuer à cause du vent et à ce moment Ri devient Re.

En général on néglige les coefficients d'échanges thermiques superficiels car il sont faibles par rapport au R du mur.

Je me répète, mais bon, quand le bois est dur, il faut taper plusieurs fois pour enfoncer le clou.

Quand on veut être précis, on prend en compte Ri et Re, et dans ce cas on ne peut pas négliger la vitesse du vent puisque Re et un coefficient d'échange thermique superficiel extérieur moyen calculé à la juste valeur.

Quand on est tatillon , on est tatillon jusqu'au bout , sinon cela n'a pas de sens.

STP lis la question de départ, et quand tu l'auras comprise tu t'apercevras que c'est toi qui mélanges tout.

J’ai bien lu la question du départ !
Au contraire, je ne suis pas tatillon !
Il n’y a pas de clou à enfoncer, il faut simplement expliquer ce que l’on a à démontrer.
Je dis que toutes les R th sont prises en compte lorsqu’on mesure une résistance thermique globale.
Je mélange effectivement toutes les résistances thermiques. Elles ne sont pas identifiées une à une mais additionnées les unes aux autres. Le résultat de cette addition donne la résistance globale que l'on sait mesurer facilement.
(relire ma réponse sur l’exemple de la grande boite)
Maintenant, si on veut mesurer la température des murs pour caractériser les coefficients d’échange de différents revêtements pourquoi pas. Lorsque c’est un paramètre figé je ne vois pas pourquoi on irait le mesurer ! !

[invite551c8a6f]

Je me répète, mais bon, quand le bois est dur, il faut taper plusieurs fois pour enfoncer le clou.



STP lis la question de départ, et quand tu l'auras comprise tu t'apercevras que c'est toi qui mélanges tout.

Oh la, je m'aperçois qu'un peu d'aggressivité s'immisce dans la discussion;

[emmanuel30]

Oh la, je m'aperçois qu'un peu d'aggressivité s'immisce dans la discussion;

Oui mais c'est vraiment léger, parfois j'écris comme je pense et ce qui reste gravé dans le marbre, et bien plus agressif que je le suis moi même.
Cornichon me taquine en disant que je mélange tout, et comme je suis persuadé que c'est lui qui mélange tout, il faut bien que j'argumente pour que ce soit clair pour tout le monde.

Maintenant, si on veut mesurer la température des murs pour caractériser les coefficients d’échange de différents revêtements pourquoi pas. Lorsque c’est un paramètre figé je ne vois pas pourquoi on irait le mesurer ! !

Conychon tu es donc d'accord avec moi mais ta phrase est tournée de telle façon qu'elle me contredis.

Je me tue à t'expliquer que ce n'est pas la température de contact qui risque de fausser la formule, alors je ne vois pas pourquoi tu viens me dire que l'on peut la mesurer pour caractériser les coefficients d'échanges.

J'abandonne le clou est tellement tordu que je ne peux plus rien faire, ce n'est pas de l'agression c'est de l'épuisement.

[emmanuel30]

le clou est tellement tordu que je ne peux plus rien faire

Cornychon, je retire ce que j'ai dit, si le clou est tordu c'est que j'ai tapé trop fort et de travers en plus, je te prie de bien vouloir accepter mes excuses.

Je vais reprendre et expliquer ce que j'ai compris sur le transfert thermique d'un mur, sans essayer de répondre à la question car elle est ambiguë.

Si le mur est isolé avec un R important, on peut calculer le transfert sans tenir compte de Ri et Re car ils sont négligeables.
Le deltat T à prendre en compte c'est l'écart entre les températures ambiantes et non les températures au contact.

Si on est tatillon on rajoute RI et RE au R du mur et c'est tout , le delta T est toujours calculé avec les températures ambiantes.
La nouvelle valeur trouvée sera proche de la première.

Si le mur ou la zone a un R faible (pont thermique important vis en acier vitre simple vitrage, pierre en granit),
Dans ce cas il faut absolument tenir compte de Ri et Re car ce sont eux qui sont prépondérant , si on les néglige, le transfert thermique calculé est bien plus grand que la valeur réelle.

Ri est toujours pareil car c'est la couche d'air intérieure par contre Re peut devenir très faible, car c'est une valeur moyenne qui peut varier énormément en fonction du vent , si on néglige le vent Re devient RI et s'il ça souffle à 200 Re s'approche de 0.
Il est donc plus facile de calculer le transfert à travers un mur bien isolé qu'à travers une plaque de cuivre.

palindrome53, c'est bon? tu as réponse à ta question ou pas?

[cornychon]

Avec ce lien, tout est pris en compte pour la Rth totale. Suivant EN ISO 69 46 :2007
http://www-energie.arch.ucl.ac.be/CD...ochalparoi.htm
Rth = Ri +R1 + R2 + R3 +Re

Avec ce lien, seuls les matériaux son pris en compte
http://planeteconom.free.fr/index.php/301-economie.html
Il manque les résistances thermiques superficielles air matériaux.

Avec ce lien tu peux faire tous les calculs que tu veux, Ri et Re sont pris en compte
suivant EN ISO 6946:2007
Clique sur oui après ouverture de la première fenêtre
http://www-energie.arch.ucl.ac.be/CD...cUparoibis.xls

Si tu trouves un problème caractérisé ça m’intéresse. Mais il faut l’introduire dans le cadre des calculs proposés par les liens ci-dessus.
Les vitesses d’air variables, les variations d’humidité, la rugosité des parois, les variations de pression d’air, l’altitude, sont prises en compte globalement par la norme ISO 6946.
Il est toujours possible de mettre contre les murs des matériaux qui ont des surfaces d’échanges les plus faibles possibles et faire des calculs particuliers.
Pour ma part, la variation de ce paramètre étant pratiquement négligeable dans la chaîne thermique, je ne vois pas l’intérêt de s’y intéresser.
Si tu as des résultats de mesures qui montrent qu’il y a des économies d’énergie importantes à faire d’un revêtement à l’autre je suis preneur.


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