Loi de Fourier (conduction thermique)

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Loi de Fourier (conduction thermique)

Conductivité thermique λW/(m·K)
Surfacem²
Différence de température ΔTK
Épaisseur de la paroim
Flux thermique Q
1 000W
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Densité de flux thermique q
100W/m²
Résistance thermique R
0.2m²·K/W
Déperditions par jour
24kWh

Évaluez la chaleur qui traverse un mur, une cloison ou une plaque d'un matériau et d'une épaisseur donnés lorsqu'un écart de température existe entre ses faces.

Comment fonctionne le calcul

La loi de Fourier pour la conduction stationnaire et unidimensionnelle dans une paroi plane homogène donne φ = λ·ΔT / e et Q = φ·A. λ est la conductivité thermique du matériau en W/(m·K) ; A, la surface en m² ; ΔT, l'écart de température entre les deux faces en kelvins (un écart de 1 K vaut un écart de 1 °C) ; e, l'épaisseur en mètres.

Le résultat principal est le flux Q en watts. S'affichent aussi la densité de flux (W/m²), la résistance thermique de la couche R = e / λ en m²·K/W — la valeur « R » mise en avant pour les isolants et dans les aides à la rénovation — et l'énergie perdue en 24 heures : Q × 24 / 1000 kWh. Un ΔT négatif inverse simplement le sens du flux.

Ordres de grandeur de λ : laine minérale 0,035–0,045, résineux perpendiculairement aux fibres 0,12–0,18, maçonnerie de brique pleine 0,5–0,8, béton armé 1,7–2,0, acier environ 50, cuivre environ 390 W/(m·K). Pour un projet, prenez la valeur certifiée du fabricant (ACERMI pour les isolants).

Exemple détaillé

Valeurs par défaut : λ = 0,5 W/(m·K), surface 10 m², ΔT = 20 K, épaisseur 0,1 m. Densité de flux = 0,5 × 20 / 0,1 = 100 W/m², flux Q = 100 × 10 = 1 000 W. Résistance R = 0,1 / 0,5 = 0,2 m²·K/W ; en 24 heures, 1 000 × 24 / 1 000 = 24 kWh traversent la paroi.

Points d'attention

  • ΔT est l'écart entre les surfaces de la paroi, pas entre l'air intérieur et extérieur. Pour partir des températures d'air, ajoutez les résistances superficielles ; l'ISO 6946 retient en général Rsi = 0,13 et Rse = 0,04 m²·K/W.
  • Pour une paroi multicouche, additionnez les résistances : φ = ΔT / (R₁ + R₂ + …). Cet outil traite une seule couche homogène.
  • Un isolant humide conduit beaucoup mieux qu'à sec : le λ de catalogue donne alors une estimation trop optimiste.
  • Le modèle est stationnaire : il ignore l'inertie des murs lourds et les ponts thermiques au droit des fixations et jonctions.

En savoir plus : Loi de Fourier (conduction thermique)

Ce qu'elle calcule

La calculatrice « Loi de Fourier (conduction thermique) » calcule Flux thermique Q en W à partir de 4 paramètres : conductivité thermique λ (W/(m·K)), surface (m²), différence de température δt (K), épaisseur de la paroi (m).

Une formule de physique standard pour les travaux scolaires et d'ingénierie.

Exemple de calcul

Avec les paramètres Conductivité thermique λ = 0,5 W/(m·K), Surface = 10 m², Différence de température ΔT = 20 K, Épaisseur de la paroi = 0,1 m le résultat est 1 000 W.

Comment l'utiliser

  1. Saisissez conductivité thermique λ, surface, différence de température δt et épaisseur de la paroi — chaque champ ci-dessus se règle avec un curseur.
  2. Flux thermique Q (W) est calculé automatiquement à mesure que vous saisissez.
  3. Consultez l'exemple ci-dessous pour voir la formule appliquée à de vrais nombres.
  4. Copiez le résultat ou ajoutez cette calculatrice aux favoris.

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Questions fréquentes

Peut-on saisir ΔT en degrés Celsius ?
Oui, un écart de 1 °C équivaut à 1 K : la valeur s'entre telle quelle.
Quel lien entre R et λ ?
R = e / λ : plus la couche est épaisse et peu conductrice, plus la résistance est élevée et les pertes faibles.
Qu'est-ce que le coefficient U ?
C'est l'inverse de la résistance totale, résistances superficielles comprises : U = 1 / (Rsi + ΣR + Rse), en W/(m²·K).
Peut-on estimer les déperditions d'une maison ?
Pour une paroi, en première approche. Pour le logement, il faut cumuler murs, fenêtres, toiture, plancher et renouvellement d'air.

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