Caractéristiques statiques
La conductivité thermique : coefficient λ (lambda)
La conductivité thermique est la propriété qu’ont les corps de transmettre la chaleur par conduction.
Elle est quantifiée par le coefficient λ exprimé en watts par mètre et par degré Celsius (W/m . °C).
Plus λ est grand, plus le matériau est conducteur, plus λ est petit, plus il est isolant.
L’eau a une conductivité 25 fois supérieure à celle de l’air.
La résistance thermique : coefficient R
La résistance thermique est l’aptitude d’un matériau à s’opposer à la fuite des calories contenues dans l’air intérieur. Cette aptitude, nommée « résistance thermique », symbolisée par R, dépend du λ de chaque matériau et de l’épaisseur de ceux-ci (e).
R = e / λ
Plus R est grand, plus le matériau est isolant.
La capacité thermique : coefficient S
La capacité thermique d’un matériau désigne son aptitude à stocker de la chaleur par rapport à son volume.
Pour un matériau donné, elle est quantifiée par le produit de la quantité de chaleur à apporter à un kilogramme de ce matériau pour élever sa température de 1°C (chaleur spécifique, symbole C) par sa densité ou masse volumique (symbole ρ). Elle détermine l’inertie des matériaux
S = ρ . C
Exprimée en W/m³.°C
Plus S est élevée, plus le matériau est capable de stocker et de restituer des quantités importantes de chaleur (ou de fraîcheur en été).
Caractéristiques dynamiques
La diffusivité : coefficient a
La diffusivité d’un matériau exprime son aptitude à transmettre rapidement une variation de température. Elle croît avec la conductivité et décroît avec la capacité thermique.
a = λ / ρ . C
Plus la diffusivité est faible, plus le front de chaleur mettra du temps à traverser l’épaisseur du matériau : le temps entre le moment où la chaleur arrive sur une face de la paroi et le moment où elle atteint l’autre face (déphasage) s’en trouve augmenté.
L’effusivité : coefficient ef
L’effusivité thermique décrit avec laquelle un matériau absorbe les calories. Plus b est élevé, plus le matériau absorbe d’énergie sans se réchauffer notablement. Au contraire, plus b est faible, plus vite le matériau se réchauffe.
ef = (λ .ρ . C) ½
Exemple
Dans une pièce de même volume, isolation, puissance de chauffe, où seuls diffèrent les revêtements de surface, ceux-ci ne s’échauffent pas à la même vitesse. Il faut, pour passer de 5°C à 10°C :
- 10 minutes au liège (ef = 0,14)
- 80 minutes à un bois tendre (ef = 0,6)
- 330 minutes à la faïence (ef = 1,1)