Qu'est-ce que la conductivité thermique ?

Le principe de la conductivité thermique

Définition de la conductivité thermique

La conductivité thermique (notée lambda λ) décrit la capacité d'un matériau à transmettre la chaleur. Plus cette valeur est élevée, plus le matériau est conducteur ; plus elle est basse, plus le matériau est isolant. C'est une propriété importante en ingénierie (ex: électronique) et, ce qui nous intéresse, dans la construction.

En effet, c'est le grand thème de la rénovation énergétique : on veut limiter les dépenses de chauffage et donc protéger les logements du froid.

Et pour cela, vous l'aurez deviné, il faut … des matériaux isolants.

La résistance thermique

Mais avant de présenter les matériaux, il faut préciser un point : pour isoler, ce n'est pas la conductivité thermique qui est importante, mais la résistance thermique. En effet, c'est comme pour les vêtements : vous conservez mieux votre chaleur dans une épaisse couche de laine que dans une fine couche.

La résistance thermique (R) se calcule en divisant l'épaisseur par la conductivité thermique : R = e / λ.

Ainsi, plus la conductivité thermique est faible, moins il faut d'épaisseur pour atteindre une résistance thermique donnée. En isolation, on cherche en général un R de 4.5 dans les murs et 7 pour la toiture.

Parenthèse : le déphasage thermique

Enfin, petite parenthèse : la résistance thermique n'est qu'un des aspects de la performance énergétique. La seconde est le déphasage thermique, qui traduit la durée que met la chaleur à traverser le matériau isolant. Lorsqu'elle est longue, cela améliore grandement le confort thermique. 

La conductivité thermique des matériaux

Chaque matériau a une conductivité thermique plus ou moins élevée. En construction, vous aurez les isolants à proprement parler, mais aussi les matériaux de gros œuvre ou de second œuvre, comme les pierres.

Conductivité thermique des isolants

Conductivité thermique des matériaux de construction

Exemple

Un mur maçonné en parpaing de 40 cm combiné suivi par 145 mm de laine de bois aura une résistance thermique de 5 (0.4/0.4 + 0.145/0.036). Même si le parpaing représente la quasi-totalité de l'épaisseur, il ne représente que 20% de la résistance thermique.

Un mur en béton chaux-chanvre Isohemp, d'une épaisseur de 30 cm aura, à lui seul, une résistance thermique de 4.5 (0.3/0.067). Il n'y a même pas besoin de rajouter d'isolation !

Voici quelques produits, avec respectivement des conductivités thermiques de 0.036, 0.04, 0.093 et 0.0315.

Epaisseur (mm) :
• 40,
• 60,
• 80,
• 100,
• 120,
• 145,
• 160,
• 180,
• 200

Largeur (mm) :
• 580,
• 600

- 15%

Isonat - Isolation thermique écologique

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Epaisseur (mm) :
• 20,
• 30,
• 40,
• 50,
• 60,
• 80,
• 100,
• 120,
• 140,
• 150,
• 160,
• 180,
• 200

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Diamètre (mm) :
• 2 - 5,
• 4 - 7

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Qu'est-ce qui fait la conductivité thermique ?

On peut se demander, en voyant la différence de conductivité thermique entre un panneau de laine de bois flexible (0.036) et un de fibre de bois rigide (0.040 - 0.046), ce qui explique cette différence. En effet, il s'agit fondamentalement de la même matière, du bois défibré et comprimé en panneaux avec un liant.

En fait, ce qui rend beaucoup de matériaux isolants est l'air immobile, dont le lambda est de 0,024W/(m.K).

L'objectif est donc de capturer des bulles d'air. Ainsi, les panneaux rigides, plus denses, ont moins de place pour ces dernières que les panneaux en laine de bois flexible. Ils ont donc un moins bonne conductivité thermique.

Notez que les isolants nouvelle génération, qui sont utilisés pour des applications de pointe, utilisent, eux, une technologie différente : le vide. Néanmoins, je n'en parlerai pas ici, c'est encore très peu utilisé dans l'isolation des bâtiments.

FAQ : Kenzaï répond à vos questions sur la conductivité thermique

Quelle est la conductivité thermique du bois ?

La conductivité thermique du bois varie en fonction de l'essence, de la densité et de l'humidité du bois. En général, elle se situe entre 0,12 et 0,2 W/m.K pour un bois sec à température ambiante.

Quelle est la conductivité thermique du cuivre?

Le cuivre est un excellent conducteur thermique, avec une conductivité d'environ 385 à 400 W/m.K.

Quelle est la conductivité thermique de l'aluminium ?

L'aluminium a une conductivité thermique de l'ordre de 205 à 237 W/m.K, selon le type d'aluminium.

Quels sont les avantages de l'utilisation de matériaux à faible conductivité thermique dans la construction ?

Les matériaux à faible conductivité thermique permettent d'atteindre de bonnes résistances thermiques avec de faibles épaisseurs.

Quelle est la relation entre la conductivité thermique et l'épaisseur d'un matériau isolant ?

Il n'y a aucune relation entre la conductivité thermique et l'épaisseur d'un matériau isolant. Ensemble, ces deux valeurs permettent de définir la résistance thermique.

Quels sont les matériaux ayant la plus grande conductivité thermique et comment cela affecte-t-il leur utilisation ?

Les matériaux ayant la plus grande conductivité thermique sont utilisés là où on souhaite transférer la chaleur ou l'énergie : dans l'électronique et certains secteurs industriels.