Les critères techniques pour atteindre un bon confort thermique
Isoler la construction est souvent le Saint Graal pour réduire les consommations énergétiques de son habitat. Mais est-ce suffisant pour atteindre le confort thermique idéal ? Après avoir détaillé les éléments qui déterminent le ressenti de confort ou d’inconfort, nous allons vous expliquer ici quels sont les critères importants à prendre en compte pour améliorer ce confort thermique.
Article issu d’une série de 3 articles, dont :
- Art 1 : Les notions de base du confort thermique
- Art 3 : Quelles astuces pour atteindre un bon confort thermique ?
La plupart des professionnels vous le diront, pour diminuer vos consommations d’énergie, il faut isoler le bâtiment, en changeant les menuiseries (portes, fenêtres, baies), en isolant les combles, parois, planchers, sous-rampant, en limitant les infiltrations (air et eau) et pour les plus consciencieux, en renouvelant l’air de manière mécanique.
Or, pour atteindre ces objectifs, on se base sur un calcul de performances du bâti. Ainsi, votre diagnostic de performance énergétique (DPE), indique des consommations d’énergie en Kwh/m²/an qui correspondent à des consommations, désormais théoriques (méthode de calcul 3CL) et non plus à des factures d’énergie (différentes selon l’usage et les habitants).
Ce DPE tient compte de 5 postes de consommation de l’habitation : chauffage, production d’eau chaude sanitaire, climatisation, éclairage et fonctionnement auxiliaires (ventilation…).
Le classement en DPE E, F ou G constate d’un bâtiment offrant des performances médiocres à très mauvaises. Il est donc nécessaire d’intervenir sur le bâti pour limiter les fuites thermiques.
A savoir : en plus de cette donnée sur les performances, le DPE doit également mentionner les émissions de gaz à effet de serre exprimées en kilogramme équivalent de dioxyde de carbone (CO2) exprimées en kgeqCO2/m2.an.
Pour atteindre des objectifs de performances, on se base sur une caractéristique technique, le Lamba (λ). C’est la mesure de la conductivité thermique d’un matériau isolant. Il indique la quantité de chaleur qui se propage par conduction thermique en 1 seconde, à travers 1 m² d’un matériau homogène, épais de 1 mètre lorsque la différence de température entre les deux faces est de 1K (joule). Plus le lambda est faible, plus le matériau est efficient pour empêcher la chaleur de s’échapper.
Tableau comparatif du Lambda (λ) exprimé en W/m.K pour un matériau
| Très mauvais | Mauvais | Médiocre | Insuffisant | Correct | Très bon | Excellent |
| >1 | 0,5 à 1 | 0,1 à 0,5 | 0,065 à 0,1 | 0,045 à 0,065 | 0,035 à 0,045 | < 0,035 |
Le législateur lui se base sur la résistance thermique d’un matériau, communément appelée R. Elle se calcule par la formule : R = e / λ
e = épaisseur de l’isolant
λ = le coefficient Lambda (ou conductivité thermique)
La résistance thermique est exprimée en mètres-kelvins par watt (m²K/W).
A l’inverse du Lambda (λ), ici plus la valeur R est importante, plus l’isolation sera performante.
A savoir : de nombreuses aides sont conditionnées au résultat de performance R obtenu après isolation. Il évolue régulièrement en fonction des politiques gouvernementales, mais peut varier de 3,7 pour les planchers à 7 pour les combles.
Cependant, cette notion de performance, même si elle peut vous paraître compliquée au premier abord, est loin d’être la seule à prendre en compte pour obtenir un bon confort thermique. Surtout que dans certaines conditions de températures (au delà de 27°), il est reconnu qu’il n’est pas possible de mesurer le lambda (λ) d’un isolant, et donc que sa valeur n’a pas d’intérêt pour le confort d’été !
Quels sont les critères à prendre en compte pour améliorer le confort thermique ?
Les critères thermiques
Les apports solaires
L’apport du soleil peut avoir un effet significatif sur l’atmosphère et le bien-être d’un habitat. Une bonne exposition au soleil peut améliorer la qualité de l’air intérieur et réduire le besoin de chauffage ou de ventilation, ce qui peut permettre d’économiser de l’énergie. L’apport du soleil peut également influer sur le sentiment général de chaleur et d’ouverture dans un habitat, et peut contribuer à créer une atmosphère plus confortable et favorable.
> Le calcul du facteur solaire
Le facteur solaire fait référence à la quantité de lumière du soleil que reçoit un habitat ou une zone particulière. Il est mesuré en utilisant des technologies telles que les capteurs de lumière ou les capteurs de rayonnement. Le facteur solaire peut être utilisé pour déterminer la quantité d’énergie solaire qui peut être captée et utilisée pour une application spécifique, telle que le chauffage solaire ou le système photovoltaïque.
Le facteur solaire noté Sw est sans unité. Ce sont des coefficients d’absorption et de transparence cumulés, c’est-à-dire le rapport entre l’énergie qui pénètre dans un bâtiment à travers un vitrage et l’énergie totale incidente.
A savoir : bien souvent, les apports solaires sont plus importants sur les façades sud d’un habitat. Les parties nord ne voient jamais le soleil, elles sont donc plus froides et nécessitent logiquement une isolation plus importante, si tel n’est pas le cas.
La résistance et transmission thermique d’un matériaux
En dehors du Lambda (λ) et la résistance thermique (R) des matériaux, plusieurs paramètres vont permettre d’évaluer et de caractériser la capacité d’un matériau, et notamment des isolants, à résister ou transmettre la chaleur :
> L’inertie des matériaux
L’inertie des matériaux est une mesure de la capacité d’un matériau à emmagasiner et à restituer la chaleur. Plus un matériau a une inertie élevée, plus il sera capable d’emmagasiner et de restituer la chaleur. Cela favorise ainsi la stabilité de la température et diminue les besoins en énergie pour chauffer l’espace. Généralement, les murs massifs en pierre ou terre font preuve de beaucoup d’inertie.
L’inertie d’un matériau est calculée en fonction de sa masse et de sa capacité thermique. On peut calculer la capacité thermique en fonction de la température et de la quantité de chaleur nécessaire pour changer la température du matériau. La formule pour calculer l’inertie d’un matériau est I=mC, où m est la masse et C est la capacité thermique.
> La capacité thermique (ou chaleur spécifique)
C’est la quantité de chaleur nécessaire pour changer la température d’un matériau d’un degré Celsius. La capacité thermique dépend de la masse et de la structure du matériau. On mesure cette consommation d’énergie en joules par Kelvin par kg (j/K/kg).
> La densité de l’isolant (à sa mise en œuvre)
C’est le poids volumique une fois mis en œuvre. On le détermine: kg/m3.
Plus un matériau comporte de kg au m3, plus, il pourra stocker de calories et plus sa température évoluera lentement.
> Le déphasage du matériau
Il s’agit du temps nécessaire pour qu’une calorie transite d’une face à l’autre d’un matériau ou d’une paroi. Le déphasage d’un matériau est calculé en mesurant la différence de phase entre deux ondes qui traversent le matériau à mesurer. Cette mesure est faite en utilisant un instrument appelé interféromètre. Cette différence de phase est ensuite convertie en une mesure de déphasage en utilisant une formule mathématique appropriée et exprimée en heures. Plus son temps est long, meilleure sera la capacité de l’isolant à résister à la chaleur. La qualité de l’inertie d’un matériau peut aussi déterminer ses capacités de déphasage. Meilleure sera l’inertie, plus le déphasage sera long.
> Le coefficient de déperdition thermique
C’est un indicateur de l’efficacité d’un matériau ou d’un système dans l’isolation thermique. Il mesure la quantité de chaleur qui s’échappe d’une pièce par unité de surface par unité de différence de température entre l’intérieur et l’extérieur. Il est généralement exprimé en W/(m²·K) . Il peut être calculé en utilisant la formule suivante:
U = 1 / (R_1 + R_2 + … + R_n) où R_1, R_2, …, R_n sont les résistances thermiques des différentes couches de matériaux qui composent l’enveloppe de la pièce (par exemple, mur, toit, sol, fenêtres, etc.). Plus le U est petit, plus le matériau est isolant.
> L’effusivité thermique des matériaux
L’effusivité (ou effusivité thermique spécifique) est un paramètre lié à la capacité thermique massique d’un matériau, c’est-à-dire la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d’un matériau d’une unité de température. Elle est généralement exprimée en J/(kg·K). Les matériaux qui ont une effusivité thermique élevée se réchauffent ou se refroidissent rapidement lorsqu’ils sont soumis à des variations de température.
> La diffusivité thermique des matériaux
La diffusivité thermique d’un matériau est une mesure de la vitesse à laquelle la chaleur se propage à travers le matériau. Elle est généralement exprimée en mètres carrés par seconde (m²/s) ou en millimètres par heure (mm/h). Elle peut également être exprimée en termes de temps de transfert de chaleur (Fo) qui est le rapport entre l’épaisseur d’un matériau et le produit de sa diffusivité thermique par la capacité thermique massique.
Les matériaux ayant une diffusivité thermique élevée se réchauffent ou se refroidissent plus rapidement que les matériaux ayant une diffusivité thermique plus faible.
La problématique des ponts thermiques
Un pont thermique est une zone dans une construction où les matériaux utilisés ont des propriétés thermiques différentes, ce qui entraîne une perte de chaleur accrue par rapport aux autres parties de la construction. Les ponts thermiques peuvent se produire dans différentes parties d’une construction, comme les angles, les jonctions entre les murs et le toit, les jonctions entre les fondations et les murs, les jonctions entre les murs et les fenêtres, etc. Les ponts thermiques peuvent également se produire lorsque des matériaux différents sont utilisés pour des parties de la construction. Il est important de prendre en compte ces ponts thermiques lors de la conception d’une construction pour minimiser les pertes de chaleur et maximiser l’efficacité énergétique.
A savoir : la certification Acermi est le label de qualité et de sécurité des matériaux d’isolation thermique, acoustique et phonique. Elle est attribuée aux produits qui répondent aux exigences en matière de performances, de sécurité et de résistance à l’usure et à l’environnement. Vous retrouverez toutes les certifications sur Acermi.com
Les critères environnementaux
Si atteindre un confort thermique idéal nécessite de bien expertiser le bâti et de préserver la qualité de l’air intérieur, il en va de soi aussi pour le choix des matériaux et solutions choisis.
Vous pourriez commencer par comparer toutes les caractéristiques techniques des matériaux disponibles sur le marché. Or qu’ils soient d’origine minérale (laine de roche ou de verre) ou pétrochimique (polyuréthane, polystyrène, isolants minces réflecteurs), vous constaterez rapidement, que pour de nombreux critères, leurs qualités sont loin d’être comparables à celles des matériaux biosourcés pour atteindre le meilleur confort thermique.
En outre, que ce soit des isolants fibreux (bois, chanvre, herbe, liège, paille, …), des correcteurs thermiques (à base de paille, terre, chanvre, chaux, plâtre, …) ou des isolants d’origine recyclée (cellulose ou coton), ils offrent tous des qualités écologiques supérieures :
- d’origine française (et labellisé NF) et au mieux locale;
- durable en confort d’hiver comme d’été;
- recyclable en fin de vie, voire réemployable ou compostable;
- une fabrication à faible besoin d’énergie et générant peu de déchets.
Si en plus il sont labellisés Produit Biosourcé vous aurez une garantie supplémentaire de leurs qualités.
A Savoir : la Fiche de Données Environnementales et Sanitaires (Fdes) est le support pour trouver toutes les informations sur les qualités environnementales d’un produit. C’est le document normalisé qui présente les résultats de l’Analyse de Cycle de Vie d’un produit ainsi que des informations sanitaires dans la perspective du calcul de la performance environnementale et sanitaire du bâtiment pour son éco-conception. Elles prennent en compte l’ensemble du cycle de vie du produit, de l’extraction des matières premières à sa fin de vie, sans oublier les transports, la mise en œuvre et l’usage même du produit.
Difficile donc d’imaginer que se baser sur l’unique critère de la conductivité thermique (lambda) va résoudre tous les problèmes d’isolation. Une réflexion fine doit être menée afin de s’assurer que les solutions techniques proposées ne dénaturent pas les qualités architecturales du bâtiment et soient en adéquation avec les modes de vie des habitants, tout en garantissant une performance thermique optimale.
Récapitulons les critères de choix pour atteindre le confort thermique :
- bien évaluer les éléments d’inconfort de votre habitat (infiltrations air, eau)
- analyser les atouts de votre bâti (exposition, matériaux, humidité naturelle)
- choisir des matériaux :
- permettant de bien gérer l’humidité de l’air
- ayant une bonne inertie, et donc du déphasage
- offrant une mauvaise effusivité et bonne diffusivité
- ayant un bon bilan environnemental
- donc d’origine biosourcée
- bien étanchéifier l’enveloppe et donc renouveler l’air l’intérieur
- de préférence, faire appel à des professionnels pour ne pas se tromper !
Après avoir compris la notion de confort thermique et les critères qui permettent de déterminer et améliorer ce confort, voici quelques astuces pour atteindre ce niveau sans faire trop de travaux.
- Art 1 : Les notions de base du confort thermique
- Art 3 : Quelles astuces pour atteindre un bon confort thermique ?
Références : « Les clés du confort thermique écologique ». Claude Lefrançois. Editions Terre Vivante
Crédits Photos : Paolo Trabattoni, Doris Metternich de Pixabay
Très bel article bonne continuation.
Très bel article bonne continuation.