Pour qu’il y ait transfert de chaleur, il faut un écart de température. L’échange de chaleur se fait toujours de la partie plus chaude vers la plus froide. C’est ce qui explique les déperditions dans tout logement en saison hivernale. A l’inverse, en été, la chaleur aura tendance à pénétrer dans la maison. On distingue trois modes de transmission de la chaleur : la conduction, la convection et le rayonnement. Le plus souvent, ces trois modes de transfert thermique se déroulent conjointement, mais chaque type d’émetteur de chaleur privilégie l’un ou l’autre processus.
La conductivité thermique traduit l’aptitude d’un matériau à conduire la chaleur. On appelle conduction le processus de transmission de la chaleur par contact entre deux corps de température différente, qu’ils soient solides, liquides ou gazeux. Le volume d’échange d’énergie dépend de la conductivité thermique du matériau et de son épaisseur, ainsi que de l’écart de température entre les deux parois. C’est cette propriété qui permet le transfert des calories entre l’eau chaude d’un système centralisé et les radiateurs ou les murs et planchers chauffants. La chaleur est ensuite restituée à l’air ambiant par convection et rayonnement.
On nomme convection le processus d’échange de chaleur entre un corps solide et un fluide qui peut être par exemple l’eau ou l’air ambiant. Dans le cas du convecteur électrique, l’air se réchauffe au contact de la résistance électrique puis s’élève dans la pièce. On parle de convection naturelle lorsque le transfert thermique provoque le mouvement, et de convection forcée lorsque qu’un dispositif mécanique entraine les molécules vers le dispositif chauffant. Ainsi, dans un radiateur soufflant, c’est le mouvement de l’air qui favorise le transfert thermique. Les échanges de chaleur dans les radiateurs à circulation d’eau ou la diffusion de l’air chaud au-dessus d’un radiateur électrique utilisent ce processus.
La chaleur du soleil nous est transmise essentiellement par rayonnement lumineux, les corps de couleur sombre absorbant davantage l’infrarouge que ceux de couleur claire. On appelle rayonnement le processus de transmission de la chaleur sous forme d’ondes électromagnétiques. Cette particularité le distingue de la conduction et de la convection car, ici, les matériaux n’ont pas besoin d’être en contact. Tout corps chaud ou réchauffé émet à sa surface de l’énergie sous la forme d’ondes électromagnétiques, et ce d’autant plus que sa température s’élève. Inversement, tout corps soumis à ce rayonnement absorbe et transmet une partie de cette chaleur. Le rayonnement est le mode de diffusion de la chaleur offrant le meilleur confort.
Quand vous faites bouillir de l’eau dans une casserole, c’est un phénomène de convection naturelle qui s’opère dans l’eau. Mais entre les flammes de la gazinière et le métal de la casserole, c’est un phénomène de conduction qui se produit. De même, dans un émetteur de chaleur, le transfert d’énergie se réalise généralement par une combinaison de plusieurs modes. Ainsi, tout système de chauffage central associe la convection forcée dans la chaudière, la conduction pour les parois du radiateur et la convection naturelle pour chauffer l’air autour du radiateur.
Types de chaudières
Chaudières bois
Emetteurs de chaleur
Solaire photothermique
Pompes à chaleur
Coin feu