Ch04 – Transferts thermiques | 1ère ERA-MA | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 14 août 2026, 16:25
⚠️ Cette activité mobilise des notions qui dépassent le programme de 1re (G3) — toutes les formules nécessaires sont fournies dans la page.
Un atelier bien isolé pour l'hiver (R 5) peut-il devenir un four en été ?
Oui, c'est le « paradoxe de l'isolation ». Une bonne isolation empêche la chaleur de sortir aussi bien qu'elle empêche le froid d'entrer. Si l'atelier emmagasine de la chaleur en journée (par les vitrages, l'éclairage, les machines), il ne peut pas la dissiper la nuit. T° intérieure peut dépasser 35 °C sans climatisation. Solutions : protection solaire active + ventilation nocturne.
Maxime, gérant de « MenuiSud 34 » à Béziers, voit son atelier monter à 38 °C lors des canicules d'été. Sa production chute (employés exténués, finition vernis qui pose mal). Il étudie 3 solutions pour 2026.
Calculer les apports solaires journaliers en été : toiture + vitrages, 12 h.
Toiture : on raisonne avec l'isolation (R = 4). Le toit monte à 60 °C au soleil (figure) ; intérieur 38 °C → Φ = ΔT / R = (60 − 38) / 4 = 5,5 W/m². Sur 200 m² : 1 100 W × 12 h ≈ 13 kWh/jour. L'isolation R 4 bloque déjà l'essentiel.
Vitrages : 30 m² × 500 W × 0,60 (g) × 8 h utiles ≈ 72 kWh/jour.
Total apports : ≈ 85 kWh/jour. Les vitrages en représentent à eux seuls 85 % : ce sont eux qui dominent, la toiture isolée arrive en dernier.
Effet de A (sur-isolation toiture R 4 → R 8) : flux toiture divisé par 2.
Nouveaux apports toiture : 6,5 kWh/jour (au lieu de 13).
Économie : 6,5 kWh/jour × 90 jours canicule ≈ 585 kWh/été.
Mais : les apports vitrages (72 kWh) restent identiques. L'effet est très limité car les vitrages dominent largement.
Effet de B (brise-soleil) : facteur g de 0,60 → 0,15.
Nouveaux apports vitrages : 30 × 500 × 0,15 × 8 = 18 kWh/jour (au lieu de 72).
Économie vitrages : 54 kWh/jour × 90 j = 4 860 kWh/été.
8× plus efficace que la sur-isolation A, pour 58 % moins cher (5 000 € au lieu de 12 000 €).
Effet de C (ventilation nocturne) : évacue 50 % de la chaleur accumulée. Estimation par jour.
Apports journaliers initiaux 85 kWh. Ventilation enlève 50 % = 42,5 kWh/jour évacués.
Sur 90 jours : ≈ 3 825 kWh/été. Le meilleur rapport coût/efficacité, et le moins cher à installer !
Limite : nécessite que les nuits soient fraîches (vrai à Béziers en moyenne, mais lors des « nuits tropicales » T_min > 22 °C, peu efficace).
Coût et efficacité comparés.
A : 12 000 € pour 585 kWh/été → ≈ 20 €/kWh évité.
B : 5 000 € pour 4 860 kWh/été → 1,0 €/kWh évité.
C : 3 500 € pour 3 825 kWh/été → 0,9 €/kWh évité.
Classement coût/efficacité : C > B >> A. Maxime privilégie C en premier, puis B.
Effet combiné B + C (brise-soleil + ventilation nocturne) ?
Apports résiduels avec B : 85 − 54 = 31 kWh/j.
C élimine 50 % de ces 31 : reste ≈ 15,5 kWh/j.
Effet cumulé : ≈ 70 kWh évacués/j, soit 82 % de réduction.
Coût combiné : 8 500 €. T° intérieure estimée : 31-32 °C max au lieu de 38 °C. Travaillable.
Sans climatisation, est-ce suffisant ? Limite légale T° travail ?
Code du travail : pas de seuil chiffré strict, mais l'employeur doit garantir des conditions « adaptées » (jurisprudence : 30 °C max recommandé en atelier physique).
Avec B + C : 31-32 °C, encore élevé mais acceptable avec mesures complémentaires (eau fraîche, ventilateurs de poste, pauses).
Climatisation pour 200 m² : 8-12 kW, investissement 15 000 € + 1 500 €/an d'électricité. À considérer si canicule s'aggrave (au-delà de 6 jours/an > 35 °C).
Plan d'action de Maxime (4 lignes).
Plan confort été 2026 — Maxime (MenuiSud 34 Béziers)
• Étape 1 (3 500 €) : ventilation nocturne automatique. ROI le meilleur, à installer d'abord.
• Étape 2 (5 000 €) : pergola brise-soleil sur vitrages Sud. Réduit pic chaleur diurne.
• Sur-isolation toit (A) : reportée. Effet trop limité face aux vitrages.
• Si T° > 33 °C : pauses fraîches obligatoires + ventilateurs poste de travail.
Un volet EXTÉRIEUR bloque le soleil AVANT qu'il atteigne le vitrage. Le rayonnement est absorbé par le volet (chauffe à 50-60 °C) puis évacué dans l'air extérieur.
Un volet INTÉRIEUR (rideau, store) bloque la transmission mais le rayonnement IR est déjà entré. La chaleur se piège entre la vitre et le rideau, l'air intérieur monte. Moins efficace de 2-3×.
D'où l'importance des volets/persiennes traditionnels dans le Sud. Solution écologique zéro consommation pour 30-50 % de réduction de surchauffe.
📚 §4 (Rayonnement) + §6 (Sens transfert) de la leçon Ch04.