Chapitre 5 – Minimiser les transferts thermiques | 1ère Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Physique – Thermique | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 14 août 2026, 16:25
Cette activité mobilise la résistance thermique R = e/λ, l'additivité multicouches, le coefficient U/Uw ou le rayonnement (Stefan-Boltzmann), au-delà du programme. Le module de 1ère (Groupement 3) se limite aux 3 modes de transfert (qualitatif) et à la conductance G = λ·S/e d'une paroi d'un seul matériau. À réserver à l'approfondissement.
💡 Notions centrales : leçon. Rtotal = R₁ + R₂ + R₃ + … (couches en série).
Hugo, charpentier-constructeur en MOB (Maison à Ossature Bois) à Bordeaux, monte une cloison extérieure pour M. Loiseau. Il assemble plusieurs couches : panneau extérieur OSB, isolant, ossature bois, frein-vapeur, cloison plâtre intérieur. Hugo doit calculer le R total et vérifier la cible du bureau d'études (R ≥ 4 m²·K/W, niveau usuel visé en pratique pour un mur extérieur).
| Couche (de l'extérieur vers l'intérieur) | Épaisseur | λ (W/m·K) |
|---|---|---|
| ① Bardage bois mélèze | 22 mm | 0,15 |
| ② Lame d'air ventilée (négligeable) | 25 mm | — |
| ③ Pare-pluie + OSB structural | 12 mm | 0,13 |
| ④ Isolant laine de bois | 140 mm | 0,038 |
| ⑤ Frein-vapeur (négligeable) | 0,2 mm | — |
| ⑥ Plaque de plâtre BA 13 | 13 mm | 0,25 |
Note : la lame d'air ventilée et le frein-vapeur ne participent pas à la résistance thermique (négligeables).
Pour la question 5 — conductivités des isolants à comparer : laine de verre λ = 0,032 W/m·K ; polystyrène expansé λ = 0,035 W/m·K (valeurs de la leçon et de l'activité 1).
Calculer la résistance thermique de chaque couche (R = e / λ).
Calculer la résistance thermique totale Rtotal (somme).
Rtotal = 0,15 + 0,09 + 3,68 + 0,05 = 3,97 m²·K/W.
Le bureau d'études vise R ≥ 4 m²·K/W pour un mur extérieur (cible usuelle en pratique). La cloison de Hugo atteint-elle cette cible ? Que faire si non ?
3,97 < 4,0 → juste insuffisant de 0,03 m²·K/W (≈ 1 % de la cible).
Action simple : passer l'isolant à 145 mm au lieu de 140 mm. Nouveau R isolant : 0,145/0,038 ≈ 3,82. Nouveau total : 4,11 m²·K/W → cible atteinte ✓.
Hugo modifie son plan d'achat (rouleau d'isolant 145 mm au lieu de 140), surcoût négligeable.
Quelle est la part de chaque couche dans la résistance totale ? Conclure sur la couche la plus importante.
L'isolant représente 93 % de la performance thermique. Tout le reste (bois, OSB, plâtre) ne fait que 7 %. Le choix et l'épaisseur de l'isolant sont donc le levier principal.
Comparer 3 isolants (laine de bois, laine de verre, polystyrène expansé), tous à 140 mm, en termes de R obtenu.
| Isolant | λ | R à 140 mm |
|---|---|---|
| Laine de bois | 0,038 | 0,140/0,038 ≈ 3,68 |
| Laine de verre | 0,032 | 0,140/0,032 ≈ 4,38 |
| Polystyrène expansé | 0,035 | 0,140/0,035 = 4,00 |
Plus λ est petit, plus R est grand. La laine de verre est ici la plus performante ; la laine de bois reste le compromis biosourcé.
Hugo veut respecter une approche « éco-construction ». Justifier le choix de la laine de bois malgré sa performance moindre.
Compromis : 14,5 cm laine bois (R 3,82) au lieu de 14 cm laine verre (R 4,38) → cohérent avec la philosophie éco.
L'ossature bois elle-même (poteaux 45×140 mm, espacés tous les 60 cm) traverse l'isolant. C'est un pont thermique. Calculer Rpoteau (140 mm bois, λ = 0,15) et comparer à Risolant.
Rpoteau = 0,140 / 0,15 = 0,93 m²·K/W.
vs Risolant = 3,68 m²·K/W. Le poteau bois est 4 fois moins isolant que l'isolant qu'il remplace.
Sur une trame de 60 cm, les poteaux occupent 4,5 cm soit 7,5 % de la surface. Les deux chemins (isolant, poteau) sont en parallèle : on additionne les conductances surfaciques. R du chemin « poteau » : 0,15 + 0,09 + 0,93 + 0,05 = 1,22 m²·K/W. Ueff = 0,925/3,97 + 0,075/1,22 ≈ 0,295 W/(m²·K), soit Reff ≈ 3,40 m²·K/W → réduction effective du R global d'environ 14 %. Solution courante : doubler l'isolant côté intérieur (« contre-cloison »).
Rédiger en 5 lignes la fiche technique que Hugo remet à M. Loiseau pour valider la composition de paroi.
Hugo Construction Bois — Fiche cloison MOB · M. Loiseau · 7 mai 2026
• Composition (extérieur → intérieur) : bardage mélèze 22 mm, lame d'air ventilée, OSB 12 mm, laine de bois 145 mm, frein-vapeur, BA13.
• R total : 4,11 m²·K/W (cible bureau d'études ≥ 4) — cible atteinte ✓.
• Isolant biosourcé : laine de bois (filière française, recyclable, faible énergie grise).
• Ponts thermiques traités par contre-cloison intérieure 40 mm laine de bois supplémentaire.
• Coût : 95 €/m² HT pose comprise. 25 m² total = 2 375 € pour cette face.
Calculer R équivalent en passant à 200 mm de laine de bois. Quel R atteint-on alors ?
Risolant 200 mm = 0,200 / 0,038 = 5,26 m²·K/W.
R total = 0,15 + 0,09 + 5,26 + 0,05 = 5,55 m²·K/W.
Atteint le niveau visé en pratique pour un mur neuf performant (R ≥ 5, cible usuelle de bureau d'études). Surcoût isolant ≈ 30 % pour une paroi nettement plus performante.
📚 Cette activité s'appuie sur les notions de R et de cumul des résistances de la leçon Ch05.