Unités de mesure (biomasse matériaux)

Capacité thermique (ρC)

La capacité thermique (ρC) d’un matériau exprime son aptitude à emmagasiner la chaleur par rapport à son volume. Elle est définie par la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1°C la température de 1m³ du matériau. Elle dépend de trois paramètres qui sont la conductivité thermique, la chaleur spécifique et la densité ou masse volumique du matériau.

Plus la capacité thermique est élevée, plus le matériaux stocke de la chaleur (comme des galets chauffés par le soleil, qui diffusent une fois la nuit tombée). En général, les matériaux les plus denses offrent une plus grande capacité thermique, alors que les isolants ont souvent une capacité thermique faible : l'essentiel est alors de trouver le bon compromis entre pouvoir isolant et inertie.

• Unité : Wh/m³.K

Quelques chiffres indicatifs de capacité thermique :

Matières	en Wh/m3.K
Laine de verre	3 à 27
Laine de cellulose	11
Panneaux de bois	113 à 156
Brique de chanvre	nd

Chaleur spécifique

La chaleur spécifique d'un matériau est la quantité de chaleur (énergie) nécessaire pour élever d'un degré centigrade une masse d'1 kg de ce matériau. Elle s'exprime dans le système d'unités MKSA en Joules par Kg et par degré Celsius (°C) (ou Kelvin, rappel: 0 °C = 273,15 K). La chaleur spécifique rend compte de la capacité d'un matériau à stocker la chaleur par rapport à sa masse.

• Unité : J/kg.K

Quelques chiffres indicatifs de chaleur spécifique :

Matières	en J/kg.°K
Laine de verre	1030
Paille	1332
Ouate de cellulose	1900
Panneaux de bois	2400 à 2700

Conductivité thermique (λ)

La conductivité thermique (notée λ), exprime la quantité de chaleur traversant en 1 seconde 1 mètre de matériau homogène pour un écart de température de 1°C entre ses deux faces. Plus sa valeur est petite, plus le matériau est isolant. Il est considéré qu’un matériau n’est efficace que si son coefficient de conductivité thermique est inférieur à 0,065 W/m.K.

• Unité : W/m.K
  • le watt (W) est l'unité de puissance
  • le mètre (m) est l'unité de longueur
  • le kelvin (K) est l'unité de température (le degré Kelvin étant égale à l'unité Celsius, ici 20°C)

Quelques chiffres indicatifs de conductivité thermique :

Matières	en W/m.K
Laine de verre	0,034 à 0,056
Ouate de cellulose	0,035 à 0,040
Panneaux de bois	0,05
Brique de chanvre	0,12

Diffusivité thermique (a ou D)

La diffusivité thermique (a ou D) indique l’aptitude d’un matériau à transmettre rapidement une variation de température. Elle croit avec la conductivité et décroît avec la capacité thermique. Plus la diffusivité est faible, plus le front de chaleur mettra du temps à traverser l’épaisseur du matériau. Physiquement, la diffusivité thermique est la capacité d'un matériau à imposer sa température au milieu extérieur. Cette grandeur est fortement liée à l'effusivité thermique. Par exemple, lorsque l'on marche sur du sable chaud, on ressent une sensation de brûlure. Cela s'explique par le fait que le sable a une plus grande diffusivité que le pied ; le sable impose donc sa température à notre corps, de manière plus importante que notre corps impose sa température au sable.

• Unité : m²/h

Quelques chiffres indicatifs de diffusivité thermique :

Matières	m²/ h
Laine de verre	0,00143 à 0,01589
Panneaux de bois	0,00037 à 0,00062
Laine de cellulose	0,00397
Panneaux de chanvre	nd

Perméance (P)

La perméance (P) est égale à la quantité de vapeur d'eau qui traverse un mètre carré en une heure avec un gradient de pression de 1 mm de mercure. C’est le rapport du coefficient de perméabilité sur l’épaisseur du matériau : P = p/e.

• Unité : g /m².h.mm/Hg

L'Association pour la certification des matériaux isolants (ACERMI) détermine 5 catégories de perméance par ordre croissant :

• E1 : P > 2.25
• E2 : 0,045 > P > 2,25
• E3 : 0,113 > P > 0,045
• E4 : 0,113 > P > 0,0075
• E5 : 0,0075 > P

Ce classement indique si l’isolant nécessite un frein vapeur selon l’endroit où il est placé. La perméance doit être croissante en allant de l’intérieur à l’extérieur du mur.

Réaction au feu

L'étude en laboratoire de la réaction au feu des matériaux permet de les classer en 5 catégories :

• M0 incombustible
• M1 non inflammable
• M2 difficilement inflammable
• M3 moyennement inflammable
• M4 facilement inflammable

Cela se traduit par l'indication d'une "résistance au feu", indiquée en heure(s) et/ou minute(s).

Résistance à la vapeur d’eau (coefficient µ)

Le coefficient de résistance à la vapeur d'eau correspond au rapport entre l'épaisseur d'une couche d'air dont la perméabilité à la diffusion est équivalente à la couche d'un mètre du matériau considéré. Ce coefficient n'a pas d'unité. Plus μ est grand, moins le matériau est perméant. Plus un matériau est perméant, plus il permet un transfert de vapeur.

La règle dite des "5/1", appelée "stratégie écologique", veut que, lorsque le coefficient de résistance à la vapeur d’eau de la paroi extérieure est cinq fois plus élevé que celui de la paroi intérieur, aucune barrière de vapeur n'est nécessaire si la paroi intérieure est parfaitement jointoyée. Il est cependant préférable d’opter pour un frein vapeur dont le µ est calculé en fonction des différents composants.

Résistance thermique (R)

La qualité isolante d’une paroi est mesurée par sa résistance thermique, notée R. Si la paroi est constituée d’un seul matériau, on a la relation R = e / λ (l'épaisseur divisée par la conductivité thermique). Si la paroi est formée de multiples couches, le calcul est plus compliqué. Ces coefficients caractérisent le pouvoir isolant de tel ou tel matériau. À épaisseur identique, le matériaux le plus isolant présentera le plus fort coefficient R.

• Unité : m².K/W

Quelques chiffres indicatifs de résistance thermique (pour une épaisseur de 15 cms) :

Matières	en m2.K/W
Paille	6
Laine de verre	4,3
Laine de cellulose	3,7
Laine de bois	3,5
Brique de chanvre	nd

Sources

• Conductivité et résistance thermique des isolants
• La page ekopedia sur la Chaleur spécifique
• L'espace de documentation de l'AGEDEN (Espace Info-Energie en Isère), avec, notamment :
  • Propriétés-et-performances-thermiques-des-matériaux.pdf
• Bibliothèque des propriétés physiques des matériaux de construction