Qu’est-ce qui provoque une convection et pourquoi ? Comment fonctionnent les mouvements d’air ? Comment les empêcher au sein d’un bâtiment ?

Vidéo « Comment fonctionne la convection ? »

Comment fonctionne la convection ?

La convection concerne les fluides situés entre un point chaud et un point froid. Afin de comprendre ce mécanisme,  il nous faut revenir sur la chaleur et ses effets sur la matière. Chauffer un élément, qu’il soit liquide, solide ou gazeux, provoque une mise en mouvement des particules qui le composent. 

Prenons l’exemple d’un gaz. Même s’il nous semble très léger, il a un poids, lequel correspond à l’addition des poids de tous les éléments qui le composent. Si dans 1m3 de gaz chaud et donc dilaté, nous avons moins de particules, ce m3 est plus léger. Conformément au principe d’Archimède, il subit une poussée de bas en haut, il monte. C’est ce qui fait monter les montgolfières.

La Terre, l’eau et l’air

L’eau, à cause de l’effet miroir, renvoie une partie du rayonnement et se chauffe lentement. La Terre, elle, absorbe les rayons du soleil et se chauffe plus rapidement. La Terre et l’eau chauffent l’air qui leur est proche. La terre est plus chaude et l’air à son contact l’est donc également et se dilate. Soumis à la poussée d’Archimède, il monte, libérant ainsi un espace que la nature compense avec de l’air plus froid en provenance d’au-dessus des océans; la brise marine. L’air marin, ainsi déplacé vers la Terre, a libéré de l’espace. Il est remplacé par de l’air de haute altitude qui descend car il est plus froid. L’air chaud qui monte rencontre des couches atmosphériques plus froides; à ce contact, il se refroidit et va naturellement migrer. A des altitudes différentes, ce sont deux mouvements d’air qui s’opposent : le vent.

La convection à l’échelle du bâtiment

L’hiver, nous voulons avoir chaud à l’intérieur de nos habitats. Nous allumons un poêle, qui va chauffer l’air qui lui est proche, celui-ci va se dilater, devenir plus léger que l’air ambiant, et donc monter. Il va rencontrer les parois extérieures, elles-mêmes plus froides, va se refroidir à leur contact, va se re-contracter, redevenir plus lourd et redescendre vers le bas de la paroi, revenir vers le poêle pour se chauffer à nouveau et recommencer ce cycle; il s’agit d’une cellule de convection

Une cellule de convection

Dans un bâtiment, que pouvons-nous faire ?

La première tentative afin de contrer ces mouvements d’air, a été l’invention et la création d’une paroi intérieure en brique plâtrée, montée à quelques centimètres de la paroi extérieure. On parlait faussement de vide d’air, je préfère parler de filet d’air. Cet espace était censé isoler de l’extérieur. Cette cloison devenait très rapidement chaude, ce qui est bien pour son rayonnement. Par contre, sa face orientée vers l’extérieur devenait également chaude. Nous avions donc une face chaude sur le doublage et une paroi froide, le mur extérieur. Entre les deux, une mise en route de convection et de rayonnement. Les calories ont été retenues un certain temps mais ont continué à migrer vers l’extérieur. Il a donc fallu trouver un moyen afin d’empêcher ces fuites derrière le doublage. Cette solution s’est présentée avec la mise en place d’un matelas isolant fibreux. Les fibres suffisent à stabiliser l’air, on dit qu’il devient captif. La convection est ainsi arrêtée dans cet espace de doublage.

 Si vous souhaitez en apprendre davantage, je vous invite à visionner ma vidéo  sur ce sujet et à consulter mes ouvrages « Maison écologique, construire ou rénover » ainsi que celui traitant du confort “Les clés du confort thermique écologique”, édités chez Terre Vivante. Vous pouvez aussi télécharger mon ebook (gratuit) depuis mon blog : « Le confort »

Dessin de Claude Lefrançais, image Pixabay – Nicolae_Balt

Claude Lefrançois


Après 30 ans dans le bâtiment, ancien charpentier, ancien constructeur, ancien maître d’œuvre, formateur dans le bâtiment, expert en analyse des bâtis anciens avant travaux, auteur de nombreux articles et d’un livre “Maison écologique : construire ou rénover” aux Ed. Terre vivante, auteur de 2 ebooks disponibles sur mon blog, je suis désormais retraité. Je mets mon temps disponible et ma liberté d’expression à votre service : j’observe et j’analyse, au besoin je dénonce ou émet des idées. Bonne lecture.

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