🏠 Le bilan thermique d'une maison : isoler pour payer moins
Ta maison est une passoire à chaleur : elle s'échappe par le toit, se faufile par les murs, file par les fenêtres et s'envole avec l'air qu'on renouvelle. Combien de watts, combien d'euros ? Enfile un bonnet de laine de verre à ta maison, change les fenêtres, installe une VMC… et regarde les flèches de chaleur maigrir à vue d'œil.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Chaque flèche rouge a une épaisseur proportionnelle au flux thermique Φ qui s'échappe : dans la maison de départ, presque pas isolée, ce sont les murs qui perdent le plus.
- Le zoom montre les couches d'une paroi les unes derrière les autres : la température y chute surtout dans la couche qui a la plus grande résistance thermique, presque toujours l'isolant.
- Doubler l'épaisseur d'isolant ne divise pas les pertes par deux : les autres couches et les films d'air comptent aussi, car les résistances s'ajoutent (R = R1 + R2 + …).
- Une vitre seule ne protège presque pas : ce sont les fines couches d'air collées au verre qui résistent le plus. Un double ou triple vitrage enferme des lames de gaz bien plus isolantes.
- Une fois toit et murs bien isolés, l'air renouvelé devient le poste le plus gourmand : d'où l'intérêt de la VMC double flux, qui réchauffe l'air entrant avec l'air sortant. En caméra thermique, les fenêtres et les murs mal isolés brillent.
Expériences à faire
- Quel poste perd le plus dans la maison de départ ? Isole-le en premier : de combien baisse la facture ?
- Mets 10 cm puis 20 cm puis 40 cm d'isolant dans le toit : les économies sont-elles proportionnelles à l'épaisseur ?
- Baisse le thermostat de 20 °C à 19 °C : de combien de pour cent baisse la facture ? Et pourquoi ?
- Compare 1 m² de mur bien isolé et 1 m² de fenêtre : lequel laisse passer le plus de chaleur ?
- Pourquoi la paroi d'un mur non isolé est-elle froide côté pièce ? Regarde sa température dans le zoom.
La physique derrière l'animation
- Le flux thermique Φ (en W) qui traverse une paroi est proportionnel à l'écart de température : Φ = (θint − θext) / Rth, où Rth (en K/W) est la résistance thermique de la paroi.
- Pour une couche plane d'épaisseur e, de conductivité thermique λ et de surface S : Rth = e / (λ × S). Laine de verre : λ = 0,040 W·m⁻¹·K⁻¹ ; parpaing : 0,9 ; verre : 1,0. Plus λ est petit, plus le matériau est isolant.
- Les couches traversées l'une après l'autre sont en série : leurs résistances s'ajoutent, Rth = R1 + R2 + … On y ajoute les films d'air immobile collés aux parois (0,13 m²·K/W dedans, 0,04 m²·K/W dehors, divisés par S).
- L'air renouvelé emporte Φ = ρair × cair × qv × Δθ, avec ρair × cair ≈ 1 200 J·m⁻³·K⁻¹ et qv le débit d'air en m³/s. Les pertes totales sont la somme des pertes de chaque poste : c'est la puissance de chauffage nécessaire.
- Sur une saison de chauffage de durée Δt, l'énergie consommée vaut E = Φ × Δt (en kWh si Φ est en kW et Δt en h), et la facture E × prix du kWh. Modèle : régime permanent, maison de plain-pied, sol et ponts thermiques non comptés, combles à la température extérieure.
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