Inertie thermique

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Inertie thermiqueL’inertie thermique d’un bâtiment est sa capacité à stocker de la chaleur dans ses murs, ses planchers, etc. Plus l’inertie d’un bâtiment est forte, plus il se réchauffe et se refroidit lentement.

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De nos jours, l'inertie est souvent interprétée de façon négative et est associée à la lenteur. Pourtant, l'inertie est un élément essentiel dans notre vie quotidienne, y compris dans ce qu'il y a de plus high-tech : c'est bien l'inertie mécanique (simples roues en métal lourd) qui permettent aux satellites de conserver leur position pointée vers la terre. Bien avant l'apparition du transistor, ce sont les composants à inertie électrique (bobines et condensateurs) qui ont permis l'avènement de la radio et de la télévision.

L'objet de cette page est de vous faire appréhender en quoi l'inertie des matériaux d'une maison peut améliorer significativement son confort. Si dans le domaine mécanique, l'inertie s'oppose à la variation de vitesse ; dans le domaine thermique, l'inertie s'oppose à la variation de température. Dans les deux cas, plus les éléments seront lourds, plus il y aura d'inertie.

L'inertie terrestre

L'énergie apportée par le soleil sous forme de chaleur est d'autant plus forte que le soleil est haut dans le ciel.

Inertie thermiqueZoom

C'est donc le 21 juin (solstice d'été) qu'il devrait faire le plus chaud, car c'est à cette date que le soleil est le plus haut dans le ciel et que son énergie apportée est maximale. Théoriquement, le 21 juin devrait donc être situé au milieu de l'été (et le 21 décembre le milieu de l'hiver). C'est sans compter l'inertie de la terre : à l'arrivée du printemps puis de l'été, la terre va progressivement accumuler la chaleur apportée par le soleil en la captant, ce qui ralentit la montée des températures. Le phénomène inverse se produit en automne puis en hiver : la terre va accumuler le froid en restituant la chaleur qu'elle aura stockée durant l'été, ce qui ralentit la baisse des températures extérieures. Le schéma ci-contre montre bien le retard pris par l'évolution des températures (en rouge) par rapport à la hauteur du soleil (en jaune)

Illustration : cours de master en Architecture et développement durable, Université de Lausanne.

L'évolution de la hauteur du soleil et des températures moyennes étant périodique, le terme technique pour évoquer ce retard s'appelle un déphasage. Ce phénomène constaté sur le cycle des saisons est encore plus marqué sur le cycle jour-nuit.
Une heure après le lever du soleil, ses rayons dardent la terre avec la même énergie qu'une heure avant son coucher. Pourtant (et notamment en été) il fait beaucoup plus chaud le soir que le matin, signe que la terre a accumulé beaucoup de chaleur durant la journée.

L'inertie dans la maison

Nous venons de le voir comment un matériau lourd (comme la terre) peut échanger de la chaleur avec son environnement pour s'opposer aux variations de températures. Dans une maison, avoir une température stable (entre le jour et la nuit, entre l'été et l'hiver) est un élément important dans le confort. Cette stabilité, nous l'avons vu, peut être obtenue naturellement par l'utilisation d'éléments lourds à l'intérieur de la maison. C'est pourquoi les maisons anciennes avec leurs murs épais restent plus fraîches en été.

De plus, une maison avec forte inertie permettra, notamment en demi-saison, d'accumuler la chaleur reçue des rayons solaires pendant la journée pour la restituer le soir, évitant de rallumer le chauffage. Elle permet ainsi de raccourcir la saison de chauffe. Cependant, dans les constructions conventionnelles actuelles, les murs (généralement en briques ou en parpaings) sont placés à l'extérieur et l'isolation est placée du côté intérieur.

Les isolants courants comme les polystyrènes et les laines minérales sont très légers, donc offrent très peu d'inertie et c'est pourquoi il est difficile de garder ces maisons fraîches l'été.

La question est donc : comment combiner les avantages d'une bonne isolation compatible avec les exigences actuelles (type maison "moderne") avec une bonne inertie (type maison "ancienne") ?

Solutions Caractéristiques

Opter pour une isolation
par l'extérieur

Cette façon de construire est de loin la meilleure pour les maisons à murs maçonnés (briques, parpaings) ou à murs en bois massif. Cette fois, ce sont les matériaux du côté intérieur de la maison qui sont lourds. Malheureusement l'isolation par l'extérieur est très rarement utilisée en construction neuve. De ce fait peu de professionnels la proposent.

Opter pour une isolation répartie

A notre sens, le matériau le plus intéressant dans ce contexte est la brique monomur. Cette brique présente de très nombreux alvéoles emprisonnant de l'air et donc offrant une bonne isolation. Elle évite l'utilisation de plaques d'isolant complémentaire et de ce fait offre une bonne inertie ainsi qu'une bonne régulation hygrométrique.

Que faire si l'on veut conserver
une isolation par l'intérieur ?

 Plusieurs solutions sont possibles pour améliorer l'inertie dans ce cas :

1. Placer des cloisons massives d'au moins 10 cm d'épaisseur pour séparer les pièces de séjour. Par exemple et dans l'ordre d'inertie décroissante :
- briques de terre crue (excellent régulateur hygométrique, mais onéreux et difficile à trouver)
- briques pleines (efficaces mais longues à monter)
- parpaings creux, montés à l'envers et remplis de sable avant la pose du parpaing de rang supérieur (solution surprenante mais à excellent rapport qualité/prix pour créer de l'inertie !)
- cloisons en plaques de plâtre solides (type Fermacell) dans lesquelles on versera du sable sec au lieu de l'isolant habituel (autre solution surprenante qui présente l'avantage d'un montage à sec, mais veiller à bien renforcer la structure de la cloison par rails ou tasseaux bois posés à intervalles serrés)
- briques de plâtre
2. Installer un poêle de masse.
3. Utiliser des isolants en laine de bois.

Que faire si l'on veut construire en matériaux légers
(p.ex. ossature bois) ?

Les deux mêmes solutions que ci-dessus sont applicables.

Que faire pour l'isolation sous toiture?

Dans ce cas, il n'y a aucun matériau lourd puisque les pannes de la charpente ne couvrent pas toute la surface ! De plus, dans les maisons à étage, c'est souvent l'étage qui est le plus chaud et non le rez de chaussée. La meilleure solution dans ce cas est d'opter pour de l'isolant laine de bois.

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