A quoi correspond la conductivité thermique des matériaux ?

La conductivité thermique est une grandeur physique qui caractérise la faculté qu’a un matériau à conduire la chaleur. Elle s’exprime en W/(m.K) et varie selon les matériaux. Dans cet article, nous vous expliquerons à quoi correspond cet indicateur et comment il est utilisé dans le domaine de la construction.

Qu’est-ce que la conductivité thermique d’un matériau ?

La conductivité thermique est une mesure de la capacité d’un matériau à transférer la chaleur. Elle est exprimée en W/(m·K) et dépend du type de matériau et de sa structure. Les matériaux isolants qui possèdent une faible conductivité thermique sont particulièrement efficaces pour réduire les pertes de chaleur. Ils nécessitent de ce fait une épaisseur d’isolation moindre. Les matériaux avec un indicateur élevé, comme le métal, sont utilisés pour le transfert de chaleur rapide, par exemple dans les radiateurs.

Comment est-elle calculée ?

La conductivité thermique est une mesure de la facilité avec laquelle un matériau peut transférer la chaleur. Elle est exprimée en Watts par mètre Kelvin (W/mK) et peut être calculée à partir de la formule suivante :

Conductivité thermique dite lambda (λ) = chaleur transférée (Q, en Watts) / (surface d’échange de chaleur (A, en mètres carrés) * différence de température (ΔT, en Kelvin)) (W/mK) 

Pour la calculer, il faut donc connaître la quantité de chaleur qu’il peut transférer par unité de temps pour une surface donnée et une différence de température.

A quoi sert-elle ?

Le coefficient lambda est un paramètre qui caractérise les matériaux et qui détermine leur aptitude à conduire la chaleur. Elle sert principalement à évaluer les isolants thermiques, c’est-à-dire les matériaux qui permettent de réduire les transferts de chaleur entre un milieu chaud et un milieu froid.

Conductivité thermique et résistance thermique pour l’isolation

La conductivité thermique d’un matériau est sa capacité à conduire la chaleur. La résistance thermique d’un matériau est à l’inverse sa capacité à résister au transfert de chaleur. En prenant en compte à la fois la conductivité thermique du matériau et le niveau de résistance thermique R visé, on peut alors déterminer l’épaisseur nécessaire d’isolation.

Exemple : pour obtenir un coefficient R de 6 W/mK avec de la laine de verre possédant une conducitivité thermique de 0,045 W/m.K, l’épaisseur d’isolant nécessaire est alors de : 6 x 0,045 x100 = 27 cms. 

Quelle est la conductivité thermique des principaux isolants ?

Les isolants ont une faible conductivité thermique, ce qui signifie qu’ils sont bons pour empêcher la chaleur de passer à travers eux. Les principaux isolants incluent les matériaux suivants :

• La laine de verre : c’est un excellent isolant, car il est fait de fibres de verre très fins. La laine de verre est également incombustible et résistante aux moisissures.
• Le polystyrène expansé (PSE) : le PSE est un isolant rigide fabriqué à partir de grains de polystyrène expansé. Il est très léger et peut être facilement installé entre les murs ou les solives d’une maison.
• Le polyuréthane extrudé (PUR) : le PUR est un isolant souple fabriqué à partir de polymères synthétiques. Il est facile à installer et peut être utilisé pour isoler les murs, les toitures et les planchers.

Avantages et inconvénients des matériaux à haute conductivité thermique

Les matériaux à haute conductivité thermique sont capables de transférer rapidement la chaleur, ce qui les rend idéaux pour les applications où il est nécessaire de maintenir les surfaces chauffantes à des températures élevées. Ils sont également utiles pour réduire les pertes de chaleur dans les systèmes de chauffage et de refroidissement. Cependant, ils peuvent être coûteux et difficiles à travailler.

Crédit photo : Theon, CC BY-SA 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons