Chapitre 11 – Transferts thermiques | 2nde Bac Pro (famille bâtiment) | Physique – Chimie | ⏱ 40 min
Dernière mise à jour : 15 août 2026, 19:10
Dans une maison mal isolée, par où s'échappe le plus de chaleur : par le sol, par les murs, ou par le toit ?
Surtout par le toit : l'air chaud est plus léger, il monte. Dans une maison mal isolée, la toiture représente environ 25 à 30 % des déperditions de chaleur. C'est pourquoi on commence souvent une rénovation par l'isolation des combles.
Thomas est technicien en rénovation énergétique du bâtiment. Il intervient chez un client dont la maison est classée E sur son étiquette énergétique (DPE) : le chauffage coûte cher. Thomas monte dans les combles perdus (l'espace sous le toit, non habité) et mesure l'épaisseur d'isolant posée sur le plancher. Il doit vérifier si l'isolation atteint l'objectif réglementaire, puis proposer une solution pour améliorer le confort et l'étiquette du logement.
Conductivité thermique λ de trois isolants pour combles (en W/(m·K)) :
| Isolant | λ (W/(m·K)) |
|---|---|
| Laine de verre | 0,040 |
| Laine de bois | 0,038 |
| Ouate de cellulose | 0,039 |
Coupe des combles : l'isolant posé sur le plancher freine la chaleur qui monte. Les flèches deviennent plus fines après l'isolant : une partie de la chaleur est retenue.
Explique, dans tes mots, à quoi sert la couche d'isolant (laine) posée sur le plancher des combles. Par où s'échappe principalement la chaleur d'une maison, et pourquoi ?
L'isolant freine le transfert de chaleur (transfert thermique) entre la pièce chauffée et l'extérieur froid. Comme l'air chaud monte, une grande partie de la chaleur cherche à sortir par le toit : bien isoler les combles réduit fortement ces pertes, améliore le confort et fait baisser la facture de chauffage.
Cite les trois modes de transfert de la chaleur vus en cours. Lequel l'isolant limite-t-il principalement à travers le plancher des combles ?
Les trois modes sont :
La laine freine surtout la conduction (elle emprisonne de l'air immobile, très mauvais conducteur), et elle limite aussi la convection de l'air.
Les combles sont actuellement isolés avec 10 cm de laine de verre (λ = 0,040 W/(m·K)). Calcule la résistance thermique R de cet isolant.
Rappel : \(R = \dfrac{e}{\lambda}\), avec e exprimée en mètres.
On convertit l'épaisseur : e = 10 cm = 0,10 m.
\(R = \dfrac{e}{\lambda} = \dfrac{0{,}10}{0{,}040} = \mathbf{2{,}5\ m^2{\cdot}K/W}\).
L'objectif réglementaire pour des combles perdus en rénovation est R ≥ 7 m²·K/W. La valeur trouvée à la Question 3 respecte-t-elle cet objectif ? Conclus sur l'état de l'isolation.
On compare : R = 2,5 m²·K/W et l'objectif est R ≥ 7 m²·K/W.
Comme 2,5 < 7 (à peine plus du tiers de l'objectif), l'isolation actuelle est très insuffisante. Les combles laissent passer beaucoup trop de chaleur : il faut renforcer l'isolation.
Thomas veut atteindre R = 7 m²·K/W avec de la laine de verre (λ = 0,040 W/(m·K)). Quelle épaisseur e faut-il poser ?
Astuce : on isole e dans la formule → \(e = R \times \lambda\). Donne le résultat en mètres puis en centimètres.
\(e = R \times \lambda = 7 \times 0{,}040 = 0{,}28\ \text{m} = \mathbf{28\ cm}\).
Il faut donc passer de 10 cm à 28 cm de laine de verre, soit ajouter environ 18 cm d'isolant.
Pour atteindre le même objectif R = 7, calcule l'épaisseur nécessaire avec de la laine de bois (λ = 0,038 W/(m·K)). Compare à la laine de verre (Question 5). Quel matériau demande la plus faible épaisseur, et pourquoi ?
\(e = R \times \lambda = 7 \times 0{,}038 = 0{,}266\ \text{m} \approx \mathbf{27\ cm}\).
La laine de bois demande une épaisseur un peu plus faible (≈ 27 cm) que la laine de verre (28 cm) pour le même R. En effet, sa conductivité λ est plus petite (0,038 < 0,040) : à R égal, un λ plus petit = meilleur isolant = épaisseur plus faible. (La ouate de cellulose, λ = 0,039, donnerait ≈ 27,3 cm, entre les deux.)
Explique le lien entre la résistance thermique R des combles et l'étiquette énergétique (DPE) du logement. En passant de R = 2,5 à R = 7, l'étiquette DPE va-t-elle plutôt vers A ou vers G ? Justifie en parlant du flux thermique (déperditions).
Le flux thermique (les déperditions) à travers le toit est d'autant plus faible que R est grand : quand R augmente, la chaleur a plus de mal à passer.
En passant de R = 2,5 à R = 7, les déperditions par le toit baissent fortement → le logement consomme moins de chauffage → son étiquette DPE s'améliore et se déplace vers les bonnes classes (A/B), et non vers G (passoire thermique).
Bilan : R plus grand → flux plus faible → meilleur DPE.
Rédige en 4 à 5 lignes le conseil écrit que Thomas laisse à son client : état actuel des combles, objectif à atteindre, solution recommandée et bénéfice attendu (facture + DPE).
Diagnostic des combles perdus
• État actuel : 10 cm de laine de verre, soit R = 2,5 m²·K/W — très insuffisant (objectif R ≥ 7).
• Recommandation : renforcer l'isolant pour atteindre R ≥ 7, soit environ 28 cm de laine de verre (ou 27 cm de laine de bois).
• Bénéfice : les déperditions par le toit sont fortement réduites → la facture de chauffage baisse et l'étiquette DPE du logement s'améliore.
• Aides possibles : MaPrimeRénov', CEE.
a) En été, le toit est chauffé par le soleil. À ton avis, une bonne isolation des combles est-elle utile aussi en été ?
b) La toiture représente environ 25 à 30 % des déperditions d'une maison mal isolée. Si la facture de chauffage est de 1 600 €/an, estime l'ordre de grandeur de l'économie annuelle possible en isolant bien les combles.
a) Oui : l'isolant fonctionne dans les deux sens. Il freine les pertes de chaleur en hiver et l'entrée de chaleur en été → la maison reste plus fraîche (meilleur confort d'été).
b) Le toit représente environ 25 à 30 % de 1 600 €, soit ≈ 400 à 480 €/an perdus par la toiture. En passant de R = 2,5 à R ≥ 7, on réduit fortement cette part (le flux est presque divisé par 3) : l'économie est de l'ordre de 300 €/an. L'isolation des combles est l'un des travaux les plus rentables.
📚 §3, §4, §5 de la leçon Ch11.