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Flux thermique et résistance thermique

Objectifs

• Relier écart de température, flux et résistance thermique.

Doc. 1

Flux thermique

Le flux thermique $\varphi$ est la quantité d’énergie qui s’échange entre deux corps par unité de temps :
$\varphi =\frac{Q}{\Delta t}$ où

Le flux thermique entre les deux faces d’une paroi est proportionnel à l’écart de température $\Delta T$ :
$\varphi =\frac{\Delta T}{R_{\mathrm{t}\mathrm{h}}}$ où

La grandeur $R_{\mathrm{t}\mathrm{h}}$ quantifie l’opposition de la paroi au flux thermique. Lorsque les parois sont superposées, les résistances thermiques s’ajoutent.

Doc. 2

Maison à isoler

Sur l’image infrarouge apparaissent en rouge les surfaces les plus chaudes et en violet les plus froides. Cette maison possède 15 m² de vitrage simple, les murs extérieurs font 85 m², le toit 79 m² et le sol 70 m².

Doc. 3

Résistance thermique surfacique

La résistance thermique surfacique $r_{\mathrm{S}}$ est une grandeur indépendante de la taille de la surface $S$ qui caractérise le pouvoir isolant d’une paroi :
$r_{\mathrm{s}}=R_{\mathrm{t}\mathrm{h}}\cdot S$

✔ REA : Appliquer une formule

✔ COM : Rédiger correctement une résolution d’exercice

1. Repérer sur l’image en infrarouge les zones de déperdition thermique.


2. Calculer la résistance thermique $R_{\mathrm{t}\mathrm{h}}$ des vitres, du sol, des murs et du plafond. En déduire la paroi la moins isolante.


3. Calculer le flux thermique passant par les vitres ${\varphi }_{\text{v}}$, les murs ${\varphi }_{\mathrm{m}}$, du plafond ${\varphi }_{\mathrm{p}}$ et du sol ${\varphi }_{\mathrm{s}}$ lorsque l’écart de température entre l’intérieur et l’extérieur est de 20 K.


4. Comparer ces valeurs à la réponse de la question 1.

Calculer l’économie d’énergie réalisée en une année si le simple vitrage est remplacé par du triple vitrage pour un écart moyen de température de 5 K.