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N°2 - Transmission de la chaleur - niv 5

N°2 - Transmission de la chaleur - niv 5

Mode de transmission de la chaleur par les émetteurs (voir dossier "énergie, chaleur") :

- La chaleur se transmet par convection (réchauffage de l'air) :

transmission de la chaleur par convection

L'air chauffé par l'émetteur a tendance à monter au plafond. La convection est source de stratification. Une grande stratification correspond à un écart de température important entre le sol et le plafond.
La stratification de l'air est source d'inconfort (refroidissement au sol) et de pertes d'énergie par augmentation des déperditions des locaux sous terrasse.



- La chaleur se transmet par rayonnement (tout corps chaud envoie, comme le soleil, des rayons vers les corps plus froids qui l'entourent) :

transmission de la chaleur par rayonnement

Lorsqu'il provient d'une source de température modérée, le rayonnement est le mode de transmission de chaleur le plus confortable.

Question

Q1: Indiquez au moins 3 situations durant lesquelles vous avez nettement ressenti un rayonnement.

Exemples de situations dans lesquelles on ressent un rayonnement:
- lorsque l'on est au soleil,
- lorsque l'on se trouve devant un radiateur,
- lorsque l'on se trouve devant un feu de cheminée,
- lorsque l'on se trouve devant une plaque chauffante électrique.

Remarque:
Dès qu'il y a écart de température entre 2 corps sans contact, il y a échange de chaleur du corps chaud vers le corps froid par rayonnement.
Lorsque qu'en hiver, à l'intérieur d'un local chauffé, on se trouve devant une paroi froide telle qu'une baie vitrée, on ressent un rayonnement froid.
C'est en réalité le corps humain qui rayonne vers la fenêtre, même si l'on a l'impression d'un rayonnement de froid inverse.

Selon le type et la forme de l'émetteur, la proportion entre transmission par convection et par rayonnement est différente. Particulièrement, la part de rayonnement augmente avec la surface frontale. Plus cette surface est importante, plus l'émetteur rayonne.
Pour une même puissance fournie, un vaste radiateur plan sera plus confortable qu'un convecteur dont la surface frontale chauffante est faible.

Par ailleurs, plus la convection est importante, plus la stratification de l'air est grande.

stratification de l'air

Question

Q2: Quel est ci-dessus l'émetteur le plus rayonnant et l'émetteur le plus convectif?

Du fait de sa large surface frontale, l'émetteur le plus rayonnant est le plancher chauffant.
Du fait de sa faible surface frontale, l'émetteur le plus convectif porte bien son nom, c'est le convecteur.

Le système de chauffage aujourd'hui considéré comme le plus confortable est le plancher chauffant. Sa température de surface est faible et sa surface de chauffe importante (toute la surface de la pièce). De ce fait, sa puissance est délivrée essentiellement par rayonnement.

  • Le rayonnement du plancher chauffant est doux et agréable.
  • Avec un plancher chauffant, la stratification de l'air est faible.

A l'opposé, un âtre sera certes esthétique, mais source d'un rayonnement violent et inconfortable.

âtre

On obtiendra un même confort avec une température de chauffage de 19 [°C] avec un plancher chauffant, de 20 [°C] avec des radiateurs et de 21 [°C] avec des convecteurs. En chauffage continu, la différence de consommation d'énergie entre ces 3 systèmes pourra atteindre 10%.