Le chauffage des habitations représente près de 50 % de la consommation d'énergie mondiale. Ce pourcentage est presque identique concernant les émissions de dioxyde de carbone \text{CO}_2(\text{g}).

Quel impact peut avoir une bonne isolation thermique sur une habitation ?

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Doc. 1
Flux thermique

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Le flux thermique \phi est la quantité d'énergie qui s'échange entre deux corps par unité de temps :

\phi=\frac{Q}{\Delta t} où

\phi : flux thermique échangé (W)
Q : énergie de transfert thermique (J)
\Delta t : durée de l'échange (s)

Le flux thermique entre les deux faces d'une paroi est proportionnel à l'écart de température \Delta T :

\phi=\frac{\Delta T}{R_{\mathrm{th}}} où

\Delta T : écart de températures (K)
R_{\mathrm{th}} : résistance thermique (K·W^-1)

La grandeur R_{\mathrm{th}} quantifie l'opposition de la paroi au flux thermique. Lorsque les parois sont superposées, les résistances thermiques s'ajoutent.

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Doc. 2
Maison à isoler

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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.

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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{th}} \cdot S

r_{\mathrm{s}} : résistance thermique surfacique (m²·K·W^-1)
S : surface de la paroi (m²)

Parois	Vitre	Mur	Sol	Plafond	Triple vitrage	Laine de verre
Résistance thermique surfacique \bm r_{\textbf{s}} (m²·K·W^‑1)	0,16	1,9	3,1	4,2	1,6	3,1

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Questions

Compétence(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{th}} 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 \phi_{\text{v}}, les murs \phi_{\mathrm{m}}, du plafond \phi_{\mathrm{p}} et du sol \phi_{\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.

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Synthèse de l'activité

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.

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Flux thermique et résistance thermique

Doc. 1Flux thermique

Doc. 2Maison à isoler

Doc. 3Résistance thermique surfacique

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