Activité 6 – Drone thermique sur chalet bois ancien SITUATION PRO

Ch03 – Rayonnement thermique | Terminale ERA | ⏱ 35 min

Dernière mise à jour : 4 juin 2026

Ce que tu vas apprendre :

Utiliser la caméra thermique pour diagnostiquer une ossature bois
Lire l'émissivité réelle des matériaux bois
Quantifier les ponts thermiques en chalet ancien

🤔 Avant de commencer

Pourquoi un mur en madriers de pin de 18 cm semble-t-il « chaud » à la caméra thermique d'extérieur, et un mur en béton armé semble « froid », quand l'intérieur est à 20 °C dans les deux cas ?

Différence d'inertie thermique et d'isolation.

Madrier pin 18 cm : λ = 0,15 W/m·K, isolant naturel. R = 1,2 m²·K/W. U ≈ 0,8 W/m²·K. Bien isolé.
Béton armé 20 cm : λ = 1,75 W/m·K, conducteur. R = 0,1 m²·K/W. U ≈ 5 W/m²·K. Mal isolé sans ITE.

À la caméra thermique extérieure, on voit la T° de surface :

Madrier bois : T_ext_surface ≈ T_air + 1 °C (peu de chaleur traversée).
Béton : T_ext_surface ≈ T_air + 5 °C (paroi qui « rayonne » la chaleur intérieure).

D'où l'image inversée : le béton apparaît plus chaud à l'extérieur parce qu'il perd plus de chaleur. Le bois apparaît froid parce qu'il retient mieux la chaleur. Logique paradoxale !

Situation – Olivier, diagnostiqueur thermique (Annecy)

Olivier, diagnostiqueur indépendant ThermoBois 74 Annecy, intervient sur un chalet en madriers de 1955 (commune de Megève, altitude 1 100 m). Le propriétaire veut rénover et demande un bilan thermique précis avant travaux. Olivier utilise sa caméra thermique FLIR + drone aérien.

Document 1 — Données du chalet

Surface : 150 m² habitables sur 2 niveaux.
Construction : madriers pin sylvestre 14 cm (1955).
Toiture : ardoise + voliges sapin 25 mm + couverture sans isolant.
Plancher RDC : dalle béton 15 cm sur terre-plein.
Menuiseries : châssis bois simple vitrage d'origine.
T_extérieure jour mesure (matin -3 °C, après-midi +2 °C).
T_intérieure : 18 °C (chauffage poêle à bois).
Émissivité matériaux : bois brut 0,90 ; ardoise 0,95 ; verre 0,92.

📖 Vocabulaire

Pont thermique: Zone de la paroi où la résistance thermique est plus faible : déperdition concentrée. Apparaît en orange/rouge sur thermographie.
Madrier: Bois massif équarri, généralement empilé en horizontal (chalets nordiques). Bois plein assure isolation + structure.
Tassement (chalet): Avec le temps, les madriers se tassent (eau extraite, fibres compressées). Joint qui s'ouvre = pont thermique majeur.
Effusivité: Capacité d'un matériau à absorber/restituer rapidement la chaleur de surface. Bois : faible (paroi tiède au toucher). Béton : élevée (paroi froide).

Q1 APP

Loi de Wien : longueur d'onde principale d'émission d'un mur extérieur à 0 °C.

T = 273 K. λ_max = 2 898 / 273 = 10,6 µm.

Plage de la caméra FLIR (7,5-13,5 µm). Détection optimale.

Q2 REA

Inspection drone : zones identifiées par Olivier.

Zone	T_surface ext mesurée	Cause probable
Mur madrier principal	0,2 °C	Isolation correcte (madrier OK)
Toiture ardoise	3,8 °C	Toiture non isolée (déperdition majeure)
Châssis simple vitrage	5,5 °C	Simple vitrage (déperdition extrême)
Joints entre madriers (par endroits)	4,2 °C	Tassement → fuites d'air
Pied de mur	1,5 °C	Léger pont thermique dalle

Priorités hiérarchisées :

Isolation toiture (gros poste).
Remplacement vitrages.
Calfeutrement des joints madriers.
Pied de mur en optionnel (gain marginal).

Q3 REA

Calcul U paroi madrier 14 cm pin sylvestre.

R_paroi = ép / λ = 0,14 / 0,15 = 0,93 m²·K/W.

Avec couches air interne et externe (Rsi+Rse = 0,17) : R_total = 1,10 m²·K/W.

U = 1 / R = 0,91 W/m²·K.

Comparaison RE2020 (mur neuf en zone froide) : U ≤ 0,20 W/m²·K → notre chalet est 4× moins bon que la norme actuelle.

Mais largement meilleur qu'un mur béton non isolé (U = 4-5). Le bois massif est un bon isolant relatif.

Q4 ANA

Déperdition annuelle toiture sans isolation. Surface 80 m². U_toiture non isolée ≈ 5 W/m²·K. Période chauffage 4 800 h, ΔT moyen 10 K.

Φ = 5 × 80 × 10 = 4 000 W = 4 kW.

Énergie annuelle : 4 × 4 800 = 19 200 kWh/an juste par la toiture.

Coût (chauffage bois à 0,08 €/kWh PCI) : 1 540 €/an gaspillé.

Avec isolation laine de bois 30 cm (R 7,5) : U = 0,13 W/m²·K. Perte = 5 000 kWh/an. Économie 14 000 kWh/an.

Q5 ANA

ROI isolation toiture intérieure (sarking ou laine bois sous toiture).

Investissement : 80 m² × 90 €/m² (laine bois 30 cm + pose) = 7 200 €.

Économie annuelle : 14 000 kWh × 0,08 = 1 120 €/an.

ROI = 7 200 / 1 120 = 6,4 ans.

Plus une aide MaPrimeRénov' (chalet de propriétaire occupant en zone froide) : ~ 2 500 € de remboursement. ROI 4-5 ans.

Sur la durée de vie isolation 30 ans : économie 33 600 € − 7 200 € investissement = 26 400 € net.

Q6 ANA

Pourquoi le bois isole-t-il bien malgré la « porosité » ?

Le bois est constitué de fibres creuses (trachéides) remplies d'air. C'est l'air piégé qui isole, pas les fibres.

Matériau	Densité (kg/m³)	λ (W/m·K)	Origine isolation
Air immobile	1,2	0,025	—
Laine de bois	50	0,038	50× plus d'air que matière
Pin sylvestre	500	0,15	30 % d'air dans les fibres
Chêne	700	0,21	moins d'air, plus de matière
Béton	2 200	1,75	Très peu d'air
Aluminium	2 700	237	Métal conducteur

Règle : plus une matière est légère et fibreuse, mieux elle isole (l'air immobile dans les pores est le vrai isolant).

Bois massif λ ~ 0,15 : 10× mieux que béton, mais 6× moins bon qu'une laine spécialisée.

Q7 VAL

Sécurité incendie laine de bois en isolation toiture.

La laine de bois (Steico, Pavatex) est combustible mais traitée avec sel d'ammonium → classement Euroclasse B-s2,d0 (peu combustible, faible fumée, pas de gouttes enflammées).

Mise en œuvre selon DTU 31.2 (constructions à ossature bois) :

Pare-vapeur côté chaud + frein-vapeur côté froid.
Lame d'air ventilée 4 cm sous couverture.
Pas de contact direct avec source de chaleur (cheminée : 30 cm d'écart).
Détection fumée DAAF obligatoire (loi 2015).

Comparaison risque incendie :

Laine de verre : classement A2 (incombustible). Plus sûre.
Laine de bois : B-s2,d0. Acceptable, mais précautions à prendre.
Polyuréthane : E. Inflammable, fumées toxiques. Déconseillé.

Q8 COM

Rapport Olivier au propriétaire.

Diagnostic thermique chalet 1955 — Olivier (ThermoBois 74 Annecy)
• Surface 150 m², madriers pin 14 cm (U = 0,91 W/m²·K) corrects pour l'époque.
• Priorité 1 : isolation toiture (déperdition 14 000 kWh/an), 7 200 € après aides, ROI 5 ans.
• Priorité 2 : remplacement vitrages (~ 10 000 €, ROI 8 ans).
• Priorité 3 : calfeutrement joints madriers tassés (~ 2 000 €).
• Total cohérent : 19 200 € après aides, économies 14 000 kWh = 1 100 €/an chauffage bois.
• Chalet rénové → DPE C visé (vs F actuel).

✅ Auto-évaluation

Je lis une thermographie aérienne et identifie les ponts thermiques. Je calcule R et U d'une paroi multi-couches. Je hiérarchise les travaux d'isolation par ROI.

Bonus — Le bois, matériau du XXIe siècle ?

Le bois revient en force dans la construction (2020+) après un siècle de béton :

CLT (Cross Laminated Timber) : panneaux 5-7 plis croisés. Tient comme du béton structurel. Tour de 25 étages possible (Mjøstårnet en Norvège, 85 m).
Bilan carbone : 1 m³ de bois stocke 0,9 t CO₂. 1 m³ de béton émet 0,4 t. Différence x 4 en faveur du bois.
Construction sèche : préfabrication usine, montage rapide chantier, peu de déchets, peu de bruit.
Isolation naturelle : structure et isolation dans le même élément (vs béton + complément isolant).
Bilan thermique d'été : déphasage 12 h des panneaux CLT (atténue surchauffe estivale).

Limites :

Coût initial +15-25 % vs béton standard.
Réglementation incendie ERP : strict en France (jusqu'à 8 étages tolérés en 2025).
Acoustique délicate à traiter (bruits solidiens).

Tendance France 2024 : 8 000 logements neufs en CLT/ossature bois en 2024 (vs 2 000 en 2018). Croissance forte.

Modèles : Maison Edouard Vincent (Aix), Tour Hyperion (Bordeaux 50 m), Wood Up (Paris 17e).

À retenir

Caméra thermique : λ_max ≈ 10 µm à T ambiante.
Bois massif : λ = 0,15 W/m·K. Isolant naturel grâce aux fibres creuses.
Diagnostic : toiture + vitrage + ponts thermiques = priorités.
Aides RE2020 / MaPrimeRénov' boostent le ROI rénovation.

📚 §3 (rayonnement) + §5 (caméra) + §9 (applications) de la leçon Ch03.