Pertes de chaleur par transmission : Quand la chaleur traverse les murs
Les pertes de chaleur par transmission se produisent lorsque la chaleur « s'écoule » de l'intérieur vers l'extérieur à travers les éléments de construction solides. Elles représentent 60 à 80 % de la charge thermique totale de la plupart des bâtiments et constituent donc le point de départ le plus important pour les rénovations énergétiques.
Le principe physique
La chaleur s'écoule toujours du chaud vers le froid – c'est le deuxième principe de la thermodynamique. Dans un bâtiment chauffé, cela signifie :
- Intérieur : 20°C (chaud)
- Extérieur : -10°C (froid)
- Différence de température : 30 K (Kelvin)
Plus la différence de température est grande, plus la chaleur s'échappe vers l'extérieur.
Analogie : Imaginez un café chaud. Plus l'environnement est froid, plus il refroidit rapidement. La tasse est comme l'enveloppe du bâtiment – mieux elle est isolée (thermos), plus les pertes de chaleur sont lentes.
Les trois modes de transfert thermique
La chaleur peut être transférée de trois manières :
| Mode | Description | Exemple dans le bâtiment |
|---|---|---|
| Conduction | À travers les matériaux solides | À travers le mur |
| Convection | Par l'air en mouvement | Mouvement d'air aux surfaces |
| Rayonnement | Par ondes électromagnétiques | Rayonnement thermique du mur |
Lors de la transmission, les trois modes agissent ensemble :
- La chaleur est transférée de l'air ambiant à la paroi intérieure (convection + rayonnement)
- La chaleur traverse le mur (conduction)
- La chaleur est cédée de la paroi extérieure à l'air extérieur (convection + rayonnement)
La formule de calcul
Les pertes de chaleur par transmission se calculent selon DIN EN 12831-1 :
Formule : ΦT = HT × (θi - θe)
avec HT = Σ (U × A × fT) + ΔUWB × A
- ΦT = Perte de chaleur par transmission (W)
- HT = Coefficient de déperdition par transmission (W/K)
- θi = Température intérieure (°C)
- θe = Température extérieure de base (°C)
- U = Coefficient U de l'élément (W/m²K)
- A = Surface de l'élément (m²)
- fT = Facteur de correction de température
- ΔUWB = Supplément pour ponts thermiques (W/m²K)
Le facteur de correction de température fT
Tous les éléments de construction ne donnent pas directement sur l'air extérieur. Le facteur fT en tient compte :
| Adjacence | fT | Explication |
|---|---|---|
| Air extérieur | 1,0 | Pleine différence de température |
| Sous-sol non chauffé | 0,5 | Le sous-sol est plus chaud que l'extérieur |
| Sol (terre) | 0,3-0,6 | Température du sol relativement constante |
| Garage non chauffé | 0,8 | Garage un peu plus chaud que l'extérieur |
| Voisin chauffé | 0,0 | Pas de différence de température |
Exemple : Un plancher de cave avec U = 0,5 W/m²K et fT = 0,5 a les mêmes pertes de chaleur effectives qu'un mur extérieur avec U = 0,25 W/m²K.
Éléments de construction et leurs coefficients U
Les principaux éléments et coefficients U typiques en comparaison :
Murs extérieurs
| Époque de construction | Type de mur | Coefficient U | Évaluation |
|---|---|---|---|
| avant 1970 | Brique pleine 36cm | 1,4-1,6 W/m²K | Mauvais |
| 1970-1990 | Bloc creux 30cm | 0,8-1,2 W/m²K | Médiocre |
| 1990-2010 | Béton cellulaire 30cm | 0,4-0,6 W/m²K | Moyen |
| après 2010 | ETICS 16cm | 0,2-0,3 W/m²K | Bon |
| Maison passive | ETICS 30cm+ | < 0,15 W/m²K | Très bon |
Fenêtres
| Génération | Vitrage | Coefficient U (Uw) | Évaluation |
|---|---|---|---|
| avant 1980 | Simple vitrage | 5,0-5,8 W/m²K | Très mauvais |
| 1980-1995 | Double sans LowE | 2,7-3,0 W/m²K | Mauvais |
| 1995-2010 | Double avec LowE | 1,3-1,6 W/m²K | Moyen |
| après 2010 | Triple avec LowE | 0,7-1,0 W/m²K | Bon |
| Maison passive | Triple spécial | < 0,8 W/m²K | Très bon |
Toiture
| Isolation | Coefficient U | Évaluation |
|---|---|---|
| Non isolée | 2,0-3,0 W/m²K | Très mauvais |
| 8cm d'isolation | 0,4-0,5 W/m²K | Médiocre |
| 16cm d'isolation | 0,2-0,25 W/m²K | Bon |
| 24cm+ d'isolation | < 0,15 W/m²K | Très bon |
Exemple de calcul
Une pièce avec les éléments suivants à θi = 20°C et θe = -12°C :
| Élément | Surface | Coefficient U | fT | Part HT |
|---|---|---|---|---|
| Mur extérieur | 15 m² | 0,28 W/m²K | 1,0 | 4,2 W/K |
| Fenêtre | 4 m² | 1,3 W/m²K | 1,0 | 5,2 W/K |
| Toiture | 12 m² | 0,20 W/m²K | 1,0 | 2,4 W/K |
| Plancher cave | 20 m² | 0,35 W/m²K | 0,5 | 3,5 W/K |
| Total | 15,3 W/K |
Calcul : ΦT = 15,3 W/K × (20°C - (-12°C)) = 15,3 × 32 = 489,6 W
La pièce perd près de 490 Watts par transmission à -12°C de température extérieure.
Où les plus grandes quantités de chaleur sont-elles perdues ?
Répartition typique des pertes de chaleur par transmission :
| Élément | Part | Pourquoi ? |
|---|---|---|
| Fenêtres | 25-35% | Coefficients U élevés malgré la petite surface |
| Murs extérieurs | 25-30% | Grande surface |
| Toiture | 15-25% | L'air chaud monte |
| Sous-sol/Sol | 10-15% | Partiellement amorti par le sol |
| Ponts thermiques | 5-15% | Souvent sous-estimés |
Attention : Les fenêtres ont certes la plus petite surface, mais souvent le coefficient U le plus élevé. Une fenêtre de 2 m² avec U = 1,3 W/m²K perd autant de chaleur que 10 m² de mur bien isolé avec U = 0,26 W/m²K !
Mesures de réduction
1. Isolation des murs extérieurs
| Mesure | Investissement | Amélioration du coefficient U |
|---|---|---|
| ETICS 12cm | 80-120 €/m² | de 1,4 à 0,28 W/m²K |
| Isolation par injection | 20-40 €/m² | de 1,0 à 0,4 W/m²K |
| Isolation intérieure | 50-80 €/m² | de 1,4 à 0,5 W/m²K |
2. Remplacement des fenêtres
| Mesure | Investissement | Amélioration du coefficient U |
|---|---|---|
| Double → Triple | 300-500 €/m² | de 1,4 à 0,9 W/m²K |
| Nouveau (triple) | 400-600 €/m² | selon l'état initial |
3. Isolation de la toiture
| Mesure | Investissement | Amélioration du coefficient U |
|---|---|---|
| Entre chevrons 16cm | 40-60 €/m² | de 0,5 à 0,22 W/m²K |
| Sur chevrons 20cm | 100-150 €/m² | de 0,5 à 0,16 W/m²K |
| Plancher du dernier étage | 20-40 €/m² | de 0,8 à 0,18 W/m²K |
Le calculateur de charge thermique
Notre Calculateur de charge thermique calcule automatiquement les pertes de chaleur par transmission :
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Articles connexes
- Le coefficient U expliqué – Le paramètre le plus important en détail
- Ponts thermiques – Les pertes de chaleur cachées
- Pertes de chaleur par ventilation – L'autre composante de la charge thermique
- Qu'est-ce que la charge thermique ? – Retour aux bases
Sources
- DIN EN 12831-1:2017-09 – Méthode de calcul de la charge thermique nominale
- DIN 4108-2 – Protection thermique dans le bâtiment
- DIN EN ISO 6946 – Éléments de construction – Résistance thermique et coefficient U