[Matelas] Et vous, c'est quoi votre matelas ? [SRSR]

kstt · 13-02-2013 18:31:38

Suite à une digression dans la section vente, je ravive ce sujet sur les matelas. Voici une proposition d'approche pour comparer le matelas sur le terrain du poids et de l'isolation.

Une unité normative qui vient à l'esprit est la "densité linéique d'isolation" (j'ai pas trouvé plus pompeux, mais je suis sûr qu'on peut imaginer mieux). Il s'agit de la R-Value du matelas (homogène à m²·K/W), divisée par le produit de son poids (kg) par sa longueur (m). Ça exprime la densité d'isolation (ratio chaleur/poids) d'une tranche verticale de matelas. Unité : m · K / W · kg

À titre d'exemple, voici quelques résultats à partir des chiffres du fabricant thermarest :

* Prolite Regular : 2.61 m · K / W · kg
* Prolite+ Women : 4.72 m · K / W · kg
* XLite Regular : 4.99 m · K / W · kg
* XLite Women : 6.82 m · K / W · kg

Bison · 13-02-2013 18:41:13

La largeur, elle ne compte pas?

kstt · 13-02-2013 18:56:45

Salut Bison,

en effet, ce serait très intéressant de faire le même type de calcul, mais en intégrant la largeur. Du coup, ce serait la R-Value, rapportée au poids et à la surface, ce qui donnerait une densité d'isolation. Unité : K / W · kg.

Je ne l'ai pas fait parce que c'est plus compliqué d'estimer la surface, et parce que je crois que la largeur est secondaire dans le choix d'un matelas (par rapport à la longueur). Qu'en pense-tu ?

Profil supprimé 14 · 13-02-2013 19:07:16

Tout comme bison, cela me semblerait plus pertinent. Remarque d'ailleurs que tu arriverais alors à une unité qui correspondrait à une résistance thermique (telle que définie dans les ouvrages de physique donc en K/W ou °C/W, mais rapportée à une masse (pour l'aspect MUL))

Profil supprimé 14 · 13-02-2013 19:16:26

edit...

Dernière modification par Profil supprimé 14 (13-02-2013 19:18:31)

Profil supprimé 14 · 13-02-2013 19:29:59

Récapitulons un peu.
1) la résistance thermique est définie comme le rapport d'une variation de T sur une puissance thermique.
2) Lorsque que l'on développe ce calcul en régime permanent, on trouve que cette résistance est égale aussi à e/lamda S
3) Cette grandeur définit la capacité de toute la surface du matériau à "résister" au passage de la chaleur pour un flux donné, en admettant que tout la puissance se répartisse dans le matériau.
4) Si on s’intéresse à un cas réel, il me semble que la puissance transmise en soi ne nous interesse pas, c'est la puissance surfacique echangée qui va faire qu'on se refroidit.
5) Dans ce cas on définirait alors R comme le rapport de delta T/P/s soit, au final e/lamda, qui est la définition de la résistance thermique chez les professionnels du batiment. Avec la même unité que la R-value, qui semble donc un choix pertinent.
6) Si on veut rajouter une pertinence MUL, on peut la diviser par la masse en kg pour avoir ses performances par unité de masse.
Donc au final, si j'avais à choisir une unité, je garderai la R-value telle quelle, mais divisée par la masse.

kstt · 14-02-2013 00:34:26

Incrédule a écrit :

Donc au final, si j'avais à choisir une unité, je garderai la R-value telle quelle, mais divisée par la masse.

Mais avec un tel critère, un certain type de matelas en 100cm de long apparaîtra forcément plus performant que le même en 170cm de long. Si on caricature le raisonnement, n'importe quel matelas d'un centimètre de long sera champion

Or le but du critère que j'ai proposé ci-dessus est justement de comparer des technologies d'isolants, selon un rapport « isolation / poids » normé. D'ailleurs la proposition de prendre en compte la surface plutôt que la longueur va dans ce sens, mais est juste plus difficile de mise en œuvre à cause de la forme non-triviale des matelas. D'où la proposition de première approximation selon la longueur.

Dernière modification par kstt (14-02-2013 00:34:59)

kstt · 15-02-2013 20:50:38

J'étoffe un peu la liste des modèles. Tous les coefficients ci-dessous sont en m · K / W · kg. (voir le message au dessus pour la démarche de calcul)

* Prolite Regular : 2.61
* Arkmat 127 : 2.87
* Z-lite Regular : 3.08
* Z-lite Regular SOL : 3.46
* Ridge Rest SOLAR : 3.54
* Ridge Rest SOLITE Regular : 3.82
* Prolite+ Women : 4.72
* XLite Regular : 4.99
* XLite Women : 6.82
* XTherm : 7.24

Pas de grande surprise donc dans ce classement, si ce n'est que le prolite+ women est bien plus performant que les mousses, et le Ridge Rest SOLAR est moins performant que le Ridge Rest SOLITE. Il faut préciser aussi que ce coefficient de perf peut être amélioré facilement pour les mousses en les retaillant précisément à son besoin. Ce n'est pas le cas des gonflables hélas

Si quelqu'un a la motiv' de faire les mêmes calculs, mais en utilisant la surface plutôt que la longueur, ça serait intéressant également, mais je ne pense pas que ça changerait le classement.

edit : ajout du arkmat

Dernière modification par kstt (15-02-2013 20:59:48)

Bison · 15-02-2013 23:11:23

À lire c'est calculs, il me rfevient à l'idée une question qui me troote par la tête depuis quelque temps. Je la formule enfin.

Dans le choix d'un matelas, il y a un facteur qu'il ne faut pas négliger, et que l'on oublie souvent de prendre en considération (normal, cela ne se chiffre pas).

Dans un abri fermé, un matelas long et large n'isole pas que le dormeur par rapport au sol, il isole en fait tout l'abri et contribue ainsi à maintenir à l'intérieur de l'abri une température plus élevée qu'à l'extérieur. Et par là même une athmosphère plus sèche.

On n'imagine pas les calories qui partent vers le sol!

Il y a un an, bivouak dans une petite neige recouvrant un sol gelé.
Au lever de camp, la neige était fondue sous le sol de la tente ...

v.raptor · 16-02-2013 03:59:55

[Modération Fredlafouine]

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Suppression du message.

Dernière modification par fredlafouine (18-02-2013 11:47:14)

suo0 · 17-02-2013 07:27:46

Incrédule a écrit :

6) Si on veut rajouter une pertinence MUL, on peut la diviser par la masse en kg pour avoir ses performances par unité de masse.
Donc au final, si j'avais à choisir une unité, je garderai la R-value telle quelle, mais divisée par la masse.

Par la masse surfacique plutôt!!! Pour avoir un élément de comparaison raisonnable il faut ramener la masse à la même surface "protégée".

Kam · 17-02-2013 14:24:19

Salut ksst.

Je suis presque certain qu'un tableau de la sorte a déjà été posté, sur le forum ou sur le wiki (tout du moins pour le rapport R-value / poids). Mais c'est anecdotique.

Je n'aime pas faire ça quand les gens à l'évidence sont motivés pour produire quelque chose de constructif et d'enrichissant comme c'est le cas là, mais je me demande si un tel tableau serait bien pertinent pour deux raisons (liées).

D'une part, avoir le meilleur ratio isolation / poids / surface (I/P/S) n'importe pas. Ce que je cherche, quand je regarde les matelas, c'est d'avoir le matelas le plus léger possible, suffisamment isolant pour les conditions envisagées. Je sais très bien qu'un NeoAir a un rapport I/P/S bien plus avantageux qu'un Arkmat par exemple. Mais si l'Arkmat suffit, pourquoi voudrais-je prendre un NeoAir (confort et rusticité mis à part)?

D'autre part, comme tu le fais remarquer, les mousses ont un avantage énorme, qui n'est pas reflété par ce classement: on peut les redécouper. Non seulement en longueur (on peut aussi le faire avec un gonflable, même si presque personne ne le fait), mais aussi en largeur, pour leur donner une forme "momie" par exemple. On peut aussi aller plus loin, et faire des découpages de type "accordéon" par exemple.

Bref, tout ça pour dire que ce que j'ai trouvé de plus léger au final - par rapport à mes besoins - c'est les mousses classiques (ou pas de matelas du tout en été). Un tel tableau me donnerait tort. Le poids de mon sac pourtant me donne raison.

kstt · 18-02-2013 12:05:45

Salut Kam,

je suis d'accord avec toi sur les limites de ce type de calculs, et ce classement ne signifie aucunement qu'un matelas est meilleur qu'un autre. Cependant, cette liste peut éventuellement aider à prendre des décisions plus rationnelles, car elle utilise un critère de comparaison plus intéressant que le poids seul ou l'isolation seule.

Par exemple, je découvre que les mousses sont moins compétitives thermiquement que ce que j'avais imaginé, en particulier sur le domaine des isolations élevées. J'avais envisagé l’acquisition d'une Ridge Rest Solar, et bien ce tableau m'a fait changer d'avis Est-ce que tu dors sur des mousses en montagne hivernale ?

Autre exemple, j'avais dormi quelques fois sur un arkmat en 2 ou 3 épaisseurs. Sachant que théoriquement le coefficient est indépendant du nombre d'épaisseurs du matelas, ça n'était pas un très bon choix. Je dis "théoriquement" car à mon avis un matelas mousse à cellules fermées de 2 cm d'épaisseur apportera une isolation supérieure à 2 fois l'isolation d'un matelas de 1cm d'épaisseur (mais c'est un autre sujet ...).

Enfin, je sentais que la gamme "Women" de thermarest offrait un meilleur ratio que la gamme "regular", mais j'ai quand même été étonné de l'écart.

Sinon, comme d'habitude sur ce type de calcul, il faut garder en tête que toutes les données viennent juste des fabricants et concernent du matos neuf, et que l'isolation d'un matelas se dégrade avec le temps. Je ne serais pas surpris que la même comparaison avec du matos utilisé sur 50 bivouac ne donne pas du tout le même classement.

SpySNL · 18-02-2013 14:49:50

kstt a écrit :

Autre exemple, j'avais dormi quelques fois sur un arkmat en 2 ou 3 épaisseurs. Sachant que théoriquement le coefficient est indépendant du nombre d'épaisseurs du matelas, ça n'était pas un très bon choix. Je dis "théoriquement" car à mon avis un matelas mousse à cellules fermées de 2 cm d'épaisseur apportera une isolation supérieure à 2 fois l'isolation d'un matelas de 1cm d'épaisseur (mais c'est un autre sujet ...).

Le coefficient est indépendant de l'épaisseur (c'est une caractéristique physique du matériau), mais l'isolation du matelas est évidemment directement dépendante de l'épaisseur !
Il est donc très judicieux de multiplier les couches pour augmenter l'isolation

kstt · 18-02-2013 15:22:46

kstt a écrit :

(...) à mon avis un matelas mousse à cellules fermées de 2 cm d'épaisseur apportera une isolation supérieure à 2 fois l'isolation d'un matelas de 1cm d'épaisseur (...).

SpySNL a écrit :

l'isolation du matelas est évidemment directement dépendante de l'épaisseur !

Dépendante oui, ça c'est sûr on est d'accord Mais est-elle proportionnelle, comme c'est souvent admis ?

Je n'en suis pas sûr dans le cas de la mousse, car cette isolation dépend du profil des bulles d'air emprisonnées dans les cellules. Lorsque ces cellules sont écrasées sous la pression du poids du dormeur, leur conductivité augmente. En bref plus la pression est élevée dans ces cellules, plus le volume est faible, et plus la conductivité est élevée.

Or il s'agit d'un ensemble de cellule fermées, qui vont donc distribuer également la pression sur toute leur surface interne, ce qui fait que la pression va diminuer et s'évaser entre le dormeur et le sol. Du coup, puisque la pression (donc l'isolation) d'une cellule dépend de sa distance au dormeur, l'isolation n'est probablement pas proportionnelle à l'épaisseur.

Mais la question est : dans quelle proportion ce facteur influe-t-il l'isolation ? C'est peut-être négligeable, peut-être pas. Il faudrait que la très honorable association RL investisse dans un banc thermique pour faire des mesures et publier ses propres relevés d'isolation thermique

SpySNL · 18-02-2013 16:01:57

kstt a écrit :

Du coup, puisque la pression (donc l'isolation) d'une cellule dépend de sa distance au dormeur, l'isolation n'est probablement pas proportionnelle à l'épaisseur.

Désolé je ne te suis pas...
Tu essayes sans doute d'expliquer un truc intéressant, mais je vois pas...

kstt · 18-02-2013 16:27:39

ok, on va illustrer alors : ci-dessous le même dormeur sur la même mousse en deux tailles différentes. En rouge-jaune le profile de pression donc de conductivité.

La pression n'est pas homogène, donc le volume des cellules n'est pas homogène, donc l'isolation n'est pas homogène, donc la relation entre isolation et épaisseur n'est pas linéaire. Théoriquement toujours, ce qui ne vaut pas grand chose tant que ce n'est pas observé sur un banc.

J'essaye mieux comme ça ?

SpySNL · 18-02-2013 16:45:36

kstt a écrit :

J'essaye mieux comme ça ?

Merci beaucoup pour tes graphiques, je comprend bien ton explication de la relation compression/isolation, je comprend également bien que la pression est variable sur la largeur du matelas.
Mais là où je décroche c'est quand tu dis que la relation épaisseur/isolation n'est pas linéaire.

L'épaisseur varie en fonction de la pression
Plus la mousse est sous pression, et plus l'épaisseur diminue.
Donc on peut dire plus l'épaisseur diminue, plus l'isolation diminue. Peut-être pas linéairement (à froid et au feeling, rien ne me laisse penser que ça ne devrait pas être grossièrement linéaire, mais effectivement ça demande vérification et je ne suis pas physicien ni thermicien, donc mon feeling ne doit pas valoir grand chose ).

En te relisant, je me demande si tu ne parles pas de l'isolation moyenne sur la largeur du matelas ?
Moi je résonne par élément, donc par "tranche" unitaire de matelas sous le dormeur...

Pour essayer de comprendre où tu veux en venir: Tu dis que 2x1cm isole mieux que 2cm du même matériau c'est ça ? Et tu l'expliques par la relation non-linéaire entre épaisseur (résultant de la compression, on pourrais donc dire coefficient d'écrasement) et isolation ?

(je vois toujours pas désolé ! )

kstt · 18-02-2013 17:08:10

SpySNL a écrit :

Tu dis que 2x1cm isole mieux que 2cm du même matériau c'est ça ?

Ah non je ne dis pas ça

Je dis (enfin, je suppose ...) que la relation entre épaisseur et isolation n'est pas linéaire, une fois un bonhomme allongé sur le matelas bien sûr. En termes abstraits, si E est l'épaisseur et R la résistance thermique, je dis que si R1 = k · E1 et E2 > E1, alors R2 > k · E2 (et non R2 = k · E2 qui est l'approximation courante).

Pour l'exemple en cm ci-dessus, ça donne : un matelas de 2cm d'épaisseur présente une isolation supérieure à deux fois l'isolation d'un matelas similaire de 1cm d'épaisseur (une fois le bonhomme couché dessus, j'insiste un peu ).

Plus clair ? Moins clair ?

SpySNL · 18-02-2013 17:28:32

kstt a écrit :

Pour l'exemple en cm ci-dessus, ça donne : un matelas de 2cm d'épaisseur présente une isolation supérieure à deux fois l'isolation d'un matelas similaire de 1cm d'épaisseur (une fois le bonhomme couché dessus, j'insiste un peu ).
Plus clair ? Moins clair ?

Yep, plus clair.
Mais... perso je pense que 2 matelas fins isolent mieux qu'un épais notamment grâce au glissement entre les couches qui (dans ma compréhension) réparti mieux l'écrasement.
Egalement, je me demande si la fine couche d'air emprisonnée entre les matelas ne pourrait pas apporter quelque chose...

Il faut des tests et des mesures !!
Bon par contre on s'écarte sérieusement du thème du fil (par ma faute)...

v.raptor · 18-02-2013 17:55:44

Modération.
Message supprimé pour non respect des conditions d'utilisation du forum.

Dernière modification par oli_v_ier (18-02-2013 18:13:51)

kstt · 20-02-2013 13:32:32

Salut SpySNL,

ce matin j'ai pensé à une autre manière de présenter cette intuition Il faut bien distinguer les deux cas de figure : mousse en charge (comprimée par le dormeur), et mousse hors charge (sans dormeur).

Il me paraît incontestable que l'isolation de la mousse hors charge est proportionnelle à son épaisseur, mais cette propriété n'est pas très utile sur le terrain Je parle donc bien de l'isolation de la mousse en charge.

Pour que l'isolation d'un matelas en charge soit proportionnelle à son épaisseur hors charge, il faudrait que le taux de compression soit indépendant de l'épaisseur. C'est à dire que si, allongé sur un matelas de 10mm, on s'enfonce de 5mm, alors allongé sur un matelas de 20mm on s'enfonce de 10mm (taux de compression de 50% dans les deux cas).

Or ce ne sera pas le cas, pour des histoires de distribution de pression entre les cellules. On imagine d'ailleurs bien que, allongé sur un matelas de 100cm d'épaisseur, on ne va pas s'enfoncer de 50cm On peut aussi faire une expérience avec un matelas fin type arkmat : compresser entre ses doigts 1 épaisseur et estimer le taux de compression (pas loin de 90% sur un arkmat 5mm). Puis recommencer en pliant le matelas pour avoir 2, 4 et 8 épaisseurs, et constater que le taux de compression diminue rapidement.

Tout ça nous amène à une autre interrogation : comment est mesurée l'isolation des matelas en mousse ? Est-ce en charge ou hors charge ?

SpySNL · 20-02-2013 15:09:50

Voilà donc le truc intéressant que je pressentais bien dans tes messages sans arriver à l'appréhender
ça mériterait un sujet dédié nan ? Genre "Calcul et estimation de l'isolation réelle des matelas en mousse"

Ijam · 20-07-2013 11:49:44

Salut à tous,

Je viens de m'inscrire sur le forum qui est vraiment une mine d'infos.

Bon, j'ai un doctorat en énergétique, je suis expert en transferts thermiques et certaines inexactitudes sur le site me choquent un peu. En particulier la confusion entre résistance thermique et conductance du matériau que l'on retrouve dans le Wiki... et dans de nombreux domaines de l'industrie (refroidissement des puces de PC, etc.). La confusion provient du terme résistance thermique qui à plusieurs définitions.

Je me bats tout les jours au boulot contre la notion de résistance thermique Rth qui inclut la surface d'échange est qui est en fait la résistance thermique absolue.

La Rth (absolue) permet de calculer la chaleur perdue à travers cette surface facilement :

Chaleur perdue = (T°dormeur - T°sol) / Rth en [W]

avec :

Rth = épaisseur / (conductivité x surface) en [K/W]

mais ne donne pas la performance intrinsèque du matelas... La surface varie d'un dormeur à l'autre, en fonction de la position du dormeur, en fonction des surfaces de contact (picots, contact parfait ... dans une flaque),etc. Bref pas facile.

Pour faire un comparatif il faut raisonner sur le coefficient de transfert thermique h cond (ou transmittance thermique ou résistance thermique). C'est à dire la conductance thermique d' 1 m² qui est, en quelque sorte, un coefficient d'échange conductif que l'on peut comparer aux coefficients d'échange :
- par convection naturelle (sans vent) : typiquement 5 W/m²K,
- par convection forcée (vent) : typiquement 50 W/m²,

h cond = conductivité / épaisseur en [W/m².K]

on retrouve la Rth :

Rth = surface / h cond

Pour un classement pertinent des matelas, il faut donc raisonner sur un coefficient de transfert thermique par masse du m² pour :

Perf mul 1 = h cond / masse surfacique en [W/K.kg]

Un topic spécifique peut-être intéressant effectivement vu la quantité impressionnante de facteurs qui peuvent modifier cette valeur fabriquant. Un update du Wiki également ?

Je suppose également que tous ces fabricants utilisent une norme bien précise pour fournir leur R-value et quelle est mesurée par des labos indépendants (type IFTH) ?

Mise-à-jour :---------------------------------------------------------------------------------

En fait la page Wikipedia (english) est très claire : Definition Wikipedia :

La R-value est l'inverse du coefficient de transfert thermique en [K.m²/W]

On cherche a maximiser le rapport :

Perf mul 2 = R-value / masse surfacique en [K.m4/W.kg]

Dernière modification par Ijam (21-07-2013 16:58:50)

Ijam · 20-07-2013 17:11:47

SpySNL a écrit :

Il est donc très judicieux de multiplier les couches pour augmenter l'isolation

Attention, pour des géométries non planes (tube, corps dans un duvet) l’accroissement de l'épaisseur d'isolant entraîne un accroissement de la surface d'échange qui diminue la résistance thermique absolue !
Il existe une épaisseur optimale d'isolante dans ce cas...

Voir ici en anglais.

Contre-intuitif non ?

Dernière modification par Ijam (21-07-2013 18:22:19)

Le forum de la randonnée légère ou ultra-légère !

#176 13-02-2013 18:31:38

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#177 13-02-2013 18:41:13

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#180 13-02-2013 19:16:26

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#181 13-02-2013 19:29:59

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#183 15-02-2013 20:50:38

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#184 15-02-2013 23:11:23

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#185 16-02-2013 03:59:55

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#186 17-02-2013 07:27:46

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#187 17-02-2013 14:24:19

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