Fondements de la mesure du flux thermique

Mesure de valeur U, mesure de flux thermique

Le transfert thermique d‘un composant dépend des conductivités thermiques des matériaux employés, de leurs épaisseurs de couche et de la géométrie du composant (mur plat, paroi de tube cylindrique courbe etc.) ainsi que des conditions de transmission sur les surfaces du composant.

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Le coefficient de transmission thermique U (également valeur thermique, coefficient U, anciennement valeur k) décrit la quantité de chaleur s‘écoulant en une seconde à travers une surface de 1 m² de matériau mono ou multicouche, lorsque les températures de l‘air appliquées des deux côtés diffèrent de 1 K en régime stationnaire. Sur le coefficient de transmission thermique U, les coefficients de transition, c.-à-d. les intensités de la transition thermique aux surfaces de jonction interne et externe, sont ainsi également pris en compte. Le coefficient de transmission thermique U est d‘unité physique W/m²K. Il est défini dans la norme internationale ISO 6946.
Le coefficient de transmission thermique U est l‘inverse du coefficient d‘isolation thermique, lequel est constitué de la somme des résistances thermiques de chacune des couches successives jointives du matériau ainsi que des résistances de transition vers les couches environnantes (air etc.) des deux côtés :
Coefficient d‘isolation thermique = résistances thermiques + résistances de transition thermique.
Le coefficient de transmission thermique U est une grandeur essentielle en bâtiment, puisqu‘il sert à déterminer les déperditions de chaleur par transmission à travers les matériaux. La déperdition thermique par transmission permet de décrire la qualité énergétique de l‘enveloppe thermique (isolation du toit des murs extérieurs, fenêtres et sol) d‘un bâtiment. Pour chaque bâtiment d‘habitation, une valeur maximum admissible est prescrite en fonction de la surface enveloppante et de son volume, selon le décret sur les économies d‘énergies dans la version actuelle respective.

Système de mesure ALMEMO® pour mesure de valeur U et mesure de flux thermique

Le coefficient de transmission thermique U ou coefficient U (anciennement valeur k) est une grandeur essentielle en bâtiment, puisqu‘il sert à déterminer les déperditions de chaleur par transmission à travers les matériaux. Le système de mesure ALMEMO® permet de mesurer tous les paramètres physiques sur les parties du bâtiment existantes (murs et autres) pour calculer le coefficient U et d‘autres coefficients thermiques significatifs.
Principe de mesure :
Le principe de mesure pour effectuer l‘acquisition quantitative de déperditions par transmission thermique sur les cloisons de séparation telles que les murs de maison, les installations de réchauffage etc. repose sur la méthode dite du mur auxiliaire, pour laquelle on installe une plaque de flux thermique (capteur de mesure) directement à la surface du composant, dans le flux thermique. A l‘aide des propriétés thermiques connues de la plaque de flux thermique et de la différence de température mesurée électrothermiquement au sein du capteur de flux thermique, on mesure à l‘aide du système de mesure ALMEMO® la densité de flux thermique q en W/m².
Si de plus on mesure des deux côtés (intérieur et extérieur) les températures de surface ainsi que les températures de l‘air dans la zone de transition du composant à l‘aide du système de mesure ALMEMO®, il est possible d‘en déduire tous les coefficients thermiques pertinents.
Le calcul se base sur l‘acquisition cyclique des valeurs moyennes des températures et de la densité de flux thermique. L‘incidence de la capacité thermique du composant (déphasage temporel entre températures et flux thermique) sur le calcul par ex. du coefficient U devient négligeable si la durée de mesure est suffisante et la valeur moyenne calculée atteint le coefficient U effectif du composant.
Domaine d‘utilisation :
Pour calculer une valeur U stable et significative, la mesure ne peut être effectuée que dans certaines conditions :

  • La différence de température entre l‘air intérieur et l‘air extérieur doit être suffisamment grande (typiquement 20 K, par ex. température intérieure 20 °C et température extérieure 0 °C).
  • Les variations de ces températures (entre autres jour/nuit) doivent être aussi faibles que possible pendant la durée de la mesure.
  • Les mesures doivent être enregistrées sur place sur une période de temps suffisante (de un à plusieurs jours) et les paramètres être calculés par des moyennes.