Qu'est ce que la conductivité thermique ?

La conductivité thermique des matériaux, notée λ (lambda) et exprimée en W/(m/K), représente la quantité d’énergie ou de chaleur qui se propage par conduction thermique :

• en traversant 1 m² d'une surface mesurant 1 m d'épaisseur,
• en une seconde,
• pour une différence de température d’1°C entre les deux faces du matériau.

En clair, la conductivité thermique mesure la capacité d'un matériau à se laisser traverser par la chaleur. C’est une caractéristique constante intrinsèque aux matériaux homogènes.

• Plus λ est faible, plus le matériau est isolant. Cela signifie qu’il limite efficacement les transferts de chaleur. C’est le cas de nombreux isolants comme la laine de verre, la laine de roche, la fibre de bois ou les isolants en textile recyclé, qui présentent des conductivités thermiques entre 0,030 et 0, 045 W/(m.K).

• Plus λ est élevé, plus le matériau est conducteur de chaleur. A l’image des métaux, qui laissent passer la chaleur rapidement, et sont souvent utilisés dans des applications nécessitant une conduction thermique efficace (systèmes de chauffage, échangeurs thermiques).

Il ne faut pas confondre conduction thermique et conductivité thermique : ces deux notions sont liées, mais fondamentalement différentes 

• La conduction thermique désigne le transfert thermique par lequel la chaleur circule à l’intérieur d’un matériau, naturellement de la zone chaude vers la zone froide, sans mouvement de matière. 

   

• La conductivité thermique, est une propriété intrinsèque du matériau : elle indique dans quelle mesure ce matériau laisse passer la chaleur par conduction.

Autrement dit, la conduction est un phénomène thermique, tandis que la conductivité thermique est une propriété du matériau. La conduction dépendra donc de l’épaisseur, de la surface exposée, et des conditions d’utilisation du matériau. La conductivité thermique, elle, reste constante pour un matériau donné, dans des conditions standardisées.

On peut représenter la conductivité thermique comme un flux de chaleur traversant une paroi. Ce flux dépendra directement du lambda du matériau :

• Un matériau comme le cuivre, avec un λ ≈ 380 W/(m·K), transmet la chaleur très rapidement. Il est utilisé dans les échangeurs thermiques ou systèmes de chauffage.

• En revanche, des isolants comme la laine de verre (λ ≈ 0,030 à 0,040 W/(m·K)) la laine de roche (λ = 0,035 W/(m.K).), la fibre de bois (λ = 0,036 W/(m.K) ou les mousses de polyuréthane (λ = 0.021 à 0.028 W/(m.K) ralentissent fortement la transmission de chaleur. Ils sont donc parfaits pour réduire les transferts thermiques dans l’habitat, notamment lors de travaux d’isolation.

   

Visualiser le flux thermique permet de mieux comprendre le rôle barrière joué par un bon isolant : la chaleur y circule difficilement, ce qui améliore l’efficacité énergétique et le confort thermique du bâtiment.

On a ainsi vu que la conductivité thermique peut varier au sein d’une même famille de matériaux isolants, selon leur nature, composition ou densité. Par exemple, les laines minérales, la ouate de cellulose ou encore le polystyrène expansé présentent des valeurs de λ comprises entre 0,030 et 0,045 W/(m·K). 

Par ailleurs, les conditions d’utilisation influencent également la performance thermique. Un isolant humide perd en efficacité, car l’eau (λ ≈ 0,6 W/(m·K)) est bien plus conductrice que l’air (λ ≈ 0,025 W/(m·K)). Vous veillerez à avoir une bonne protection contre l’humidité, afin de préserver durablement les propriétés isolantes des matériaux.

À noter : La conductivité thermique est mesurée en laboratoire. Dans le cadre du marquage CE , les fabricants d’isolants thermiques sont tenus d’indiquer sa valeur sur leurs produits.
 

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