Les deux piliers du confort d'été low-tech
Cet article vise à approfondir le sujet du confort d'été à travers 2 notions : l'inertie et le déphasage. Je reprend comme point de départ un fait fondamental évoqué dans l'article I"Isolation écologique, performance et confort" : Tout corps absorbe, réfléchit et émet de chaleur. Les capacités d'un matériau à absorber puis restituer la chaleur peuvent lui faire jouer le rôle d'amortisseur face à une vague de chaleur.
Le déphasage représente la durée que va mettre la hausse de température extérieure journalière à traverser une paroi. Il tient compte de la composition de paroi totale, toutes les couches successives de matériaux qui la constituent, et de leurs densités, capacités thermiques et conductivités. Il s'agit d'une représentation dynamique du transfert thermique dans la paroi : en combien de temps la chaleur à l'extérieur du bâtiment va progressivement chauffer l'épaisseur d'une paroi - absorption d'énergie - jusqu'à être transmise à l'intérieur - émission par rayonnement. A l'inverse, pour la résistance thermique R d'une paroi, qui caractérise sa performance en hiver, une représentation statique peut suffire : pour un écart de température donné (chauffage intérieur, froid extérieur), combien de chaleur sera transmise à l'extérieur. On exprime un déphasage en heures, avec pour cible une durée supérieure à 8 à 10h pour l'isolant, en considérant lors d'une forte chaleur d'été une élévation significative de la température vers 10h et un retour à des températures plus fraîches vers 20h.
L'inertie thermique représente la quantité d'énergie que les parois d'un bâtiment, sols, murs, plafonds, va être en capacité de stocker. Elle fait intervenir les capacités thermiques massiques des matériaux, qui caractérisent la quantité d'énergie que vont pouvoir absorber les matériaux - pour une masse donnée - avant d'élever leurs températures de 1°C (et rayonner en conséquence). Elle est liée à leur densité, les matériaux lourds sont ceux qui apporteront une inertie satisfaisante. On peut caractériser qualitativement l'inertie d'un bâtiment de très légère à très lourde, en fonction du volume de matériaux lourds - murs si ITE, dalles, refends, terre plein - compris dans l'enveloppe isolée de celui-ci. Cette inertie thermique permet de lisser les écarts de températures sur de longues périodes, allant de la quinzaine de jours pour une inertie moyenne à lourde, durée d'un pic de chaleur, à l'inter-saisonnalité pour une inertie lourde à très lourde.
Ces 2 notions influencent la température des parois intérieures, qui participent à l'échauffement de l'air intérieur par convection et impacte le confort thermique par rayonnement.
Théories et mise en pratique
Le déphasage ou l'inertie thermique sont des critères de choix des matériaux de rénovation importants, mais présentent quelques limites et ne sont pas suffisants en situation réelle. La rénovation thermique doit faire l'objet d'une réflexion globale propre au logement et à l'usager, et le confort d'été n'échappe pas à cette règle.
Ne considérer que le déphasage des isolants, parois opaques en général, pour qualifier la pénétration de la chaleur dans son logement n'est pas satisfaisant. En effet, celle-ci s'immiscera également à travers la ventilation mécanique et les défauts d'étanchéité à l'air responsables d'infiltrations, qui combinées représentent le renouvellement de la totalité de l'air intérieur chaque heure. Les solutions : l'installation d'une ventilation double flux dont l'échangeur thermique aura un rendement de 80 à 90% suivant le modèle et le débit en fonctionnement, qui retardera la pénétration de la chaleur lié au renouvellement de l'air, ou privilégier une ventilation naturelle, limitée la journée et abondante la nuit et le matin lorsque les températures sont fraîches.
L'inertie doit pour sa part être réfléchie selon les principes du bioclimatisme. L'effet recherché est l'été de ne pas stocker la chaleur provenant de l'environnement extérieur et absorber le surplus de chaleur pénétrant à intérieur, l'hiver de restituer toute la chaleur possible et capter l'énergie provenant de l'extérieur. La place que prendront les murs et planchers capteurs sera fonction des ouvertures vitrées, et les occultations des parois vitrées à prévoir suivant la course du soleil, sous différentes formes : débords de toit, pergolas, brises soleils orientables (BSO) et masques végétal.
Il s'agit ici de développer certaines notions abordées en propos introductif sur la page d'accueil de ce site. Pas de façon exhaustive et irréfutable, mais avant tout pour matérialiser mes réflexions sur la rénovation et, qui sait, peut être vous emmener avec moi ?
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