Tout savoir sur le coefficient U

Afin de mesurer/calculer le coefficient U il est nécessaire d'effectuer 3 mesures: La température ambiante intérieure, la température ambiante extérieure et la température de la surface (paroi) dont on souhaite connaître le U.

Le U se calcule à partir de ces 3 valeurs de mesure.

En l'état il serait possible d'effectuer ce calcul à la main en mesurant simplement ces 3 températures, mais cela serait très fastidieux, d'autant plus que ce que l'on souhaite obtenir c'est plutôt une moyenne dans le temps, et même idéalement d'avoir une tendance/évolution du U en tenant compte uniquement des valeurs stables.

Ainsi, la méthode de mesure idéale consiste à effectuer ces mesures sur plusieurs heurs voire jours. Pour cela il faut un appareil, un thermomètre, capable de mesurer les 3 valeurs de température simultanéments, de les enregistrer, de calculer le U et d'obtenir à la fin une moyenne et éventuellement des tableaux et graphes des mesures/calculs obtenus afin d'observer/analyser la tendance du coefficient U et donc de déterminer la performance énergétique d'une paroi.

Il existe 2 types de capteur permettant la mesure de "température" de la paroi

Capteur de température "classique": Qu'il soit thermocouple, ou résistif (PT100, CTN...), 1 seul capteur de température ne suffit pas. En effet, les tolérances de fabrication entre chaque capteur, les temps de réponse...ne sont pas suffisants pour obtenir une précision de mesure adéquate. Ainsi, la méthode consiste à coupler 3 capteurs de température entre eux et d'étalonner le système ainsi obtenu. Cela permet d'obtenir une précision jusqu'à +-0.1°C. C'est le système que l'on retrouve par exemple chez Kimo (Voir le module MCU).

Capteur de type flux thermique: Il permet de mesurer le transfert de chaleur dans une paroi, il se présente en gros comme un réseau de capteurs de température. C'est le capteur permettant de représenter au mieux l'effet d'un isolant. C'est aussi le capteur le plus cher. Ce capteur se retrouve sur les solutions de la marque Greenteg.

La plus grande difficulté à la détermination du U est de respecter plusieurs conditions relativement difficiles à obtenir.

Différence de température entre l'intérieur et l'extérieur

Afin d'obtenir un U assez précis, il faut respecter un certain écart de température entre l'intérieur d'où on fait la mesure et l'extérieur.
Cet écart est directement relié à la fois à la performance même de la paroi dont on souhaite connaître le coefficient U et la précision de mesure du système de mesure utilisé.
En résumé, plus la paroi à une mauvaise performance et plus l'écart de température peut être faible.
Selon les système de mesure et la performance de la paroi un écart entre 5°C et plus de 20°C peut être nécessaire.

Stabilité de la température extérieure

La température extérieure influ beaucoup sur la mesure. Ce qui jou surtout c'est la linéarité de cette température.
La température extérieure peut ainsi évoluer (monter ou descendre) pendant la mesure mais il faut que les variations soient faibles et linéaires.
L'idéal ici est une température extérieure ne variant presque pas. Par exemple, la nuit représente une condition de linéarité adéquate.

Influence du chauffage

Toute source de chaleur directe ou indirecte influencera et même faussera la mesure, le chauffage en fait partie.
En effet, par rayonnement, le chauffage en fonctionnement faussera la mesure obtenue avec les capteurs de température de paroi.
Il et donc conseillé de couper le chauffage lors de la mesure.
Attention: en coupant le chauffage, on va réduire l'écart de température entre l'intérieur et l'extérieur ce qui nuiera à la précision de mesure. Notre avis est qu'un chauffage situé juste sous les sondes gênera la mesure, mais un chauffage éloigné ne devrait pas poser de problème particulier. A vous d'adapter en fonction de la situation.

Temps de mesure

Une mesure ponctuelle est parfaitement possible mais il est conseillé d'effectuer la mesure à minima l'équivalent d'une nuit complète, ou 72h dans le cas de la solution de chez Greenteg. En effet, l'idée est d'avoir une moyenne du U dans le temps et non juste à un moment donné.

Précision des capteurs et étalonnages

Le point le plus important lorsqu'on parle d'appareil de mesure c'est l'incertitude de mesure et plus particulièrement l'étalonnage.
L'incertitude de mesure est un mélange entre les tolérances des sondes, leurs précisions, leurs résolutions, la précision de l'appareil de mesure auquel sont reliés les sondes, l'incertitude du banc sur lequl serait éventuellement étalonné le système de mesure...
En général, comme les systèmes de mesure du U sont composés d'éléments séparés vendus également séparéments, chaque élément est étalonné séparément. Ce type d'étalonnage est adapté lorsque l'on utilise les sondes individuellements.
Malheureusement, comme chaque élément n'a pas été étalonné avec l'appareil de mesure et/ avec les éventuelles sondes utilisées en même temps, chaque certificat et chaque données de précision notifiées ne permettent pas de connaître l'incertitude de mesure réelle du système de mesure utilisé.
On parle ici d'étalonnage de la "chaine de mesure". Dans le cas de la mesure du U on utilise potentiellement jusqu'à 5 sondes en même temps, il est donc important de connaître l'incertitude de mesure réelle afin de savoir si ce que l'appareil de mesure indique est juste ou non.
Un système de mesure dont l'étalonnage est fait individuellement sur chaque élément peut donner des mesures assez précises et justes, mais on ne saura pas déterminer à quel point elles le sont. Un étalonnage de la "chaine de mesure " complète permlet de connaitre l'incertitude exacte et peut même permettre, via ajustage éventuel, de régler au mieux l'incertitude.
Pous un système de mesure, il n'est pas forcément indiqué si les certificats d'étalonnage fournis concerne chaque appareil/sonde séparément ou s'ils concernent le système complet où tous les éléments (appreil et sondes) ont été étalonnés ensemble.Certains fabricants le font et l'indique, d'autres soient ne le font pas, soient ne l'indiquent pas, ou les 2.

Conditions extérieures, ensoleillement

Comme expliqué plus haut la stabilité/linéarité de la température extérieure est important. L'ensoleillement est également important.
La sonde extérieure doit être placée de sorte qu'elle ne soit pas exposée aux rayons du soleil. En effet, le rayonnement du soleil fausse grandement les mesures. Une sonde placé en plein soleil ne donnera pas du tout les mêmes mesures que si elle est placée à l'ombre. Par exemple, un thermomètre affiché en plein soleil peut très bien afficher des températures très supérieures à la réalité, cela est dû directement aux rayonnements qui ont pour effet de chauffer les surfaces.