1.Préambule

Le système Inerisol dans sa version 120 mm d’isolant est tout à fait adapté à l’amélioration du confort dans l’habitat des climats chauds et secs.

En effet :

Par son isolation modérée il régulera l’entrée par les murs de la chaleur pendant la journée.

• Son système d’isolation par l’extérieur permettra une très bonne inertie thermique à l’intérieur en stockant l’énergie aux chaudes heures de la journée pour les restituer la nuit quand la température externe sera plus basse.
• Sa masse structurale (15 cm de mortier +7 cm de carreau de plâtre) assurera également une bonne isolation phonique aux bruits extérieurs.
• Son « étanchéité à l’air» permettra un bon contrôle des flux de ventilation tant en volume qu’en circuit : l’air qui rafraichit la maison circulera par où on le souhaite et en quantité voulue et pas de manière désordonnée via les faiblesses de la construction (huisseries, ect.)

2.L’isolation dans les climats chauds.

Même si sous des latitudes subtropicales les nuits et les hivers peuvent être frais voire froids, l’isolation de l’habitat aura ici pour principal objectif d’éviter le surchauffement des pièces de vie.

Dans ce cas de figure une isolation importante ne se justifiera pas et d’autres voies sont à explorer en parallèle pour assurer le confort thermique dans une logique éco-responsable.

Aussi le choix du panneau Inerisol120 mm s’intègre naturellement dans cette démarche.

Une isolation trop importante pourrait, malgré l’inertie thermique, conférer à la construction les propriétés d’une « bouteille thermos » en accumulant au fil des jours, un trop-plein de chaleur que des nuits même fraiches ne pourraient réduire efficacement à court terme.

3.Paramètres du confort thermique

Les besoins

D’un point de vue physiologique, l’être humain éprouve une sensation de confort thermique lorsque les conditions climatiques environnantes permettent au corps d’éliminer la chaleur produite au rythme de son métabolisme, sans pour cela transpirer ou frissonner d’une manière désagréable.

L’énergie nécessaire à l’accomplissement des fonctions vitales de l’homme en activité est de 20kcal/heure environ.

Le corps humain est une machine thermique dont le rendement thermodynamique est de 20%, ce qui signifie qu’il produit et évacue 5 fois la quantité de chaleur qui lui est nécessaire. Un être humain doit donc évacuer environ 100 kCal par heure. Cette chaleur, dissipée dans l’espace intérieur se dégage de 3 façons: par évaporation, par condensation et par rayonnement.

Les exigences du confort ne sont pas atteintes par une simple régulation de la température de l’air intérieur. Le confort thermique dépend de nombreux facteurs:

Des facteurs liés à l’individu:

• Ses vêtements,
• Son activité,
• Son état physique,
• Son état psychologique

Des facteurs liés à l’environnement immédiat:

• Température de l’air
• Température des parois
• Vitesse de l’air
• Taux d’humidité relative de l’air ambiant

La perception de la chaleur

La température réellement ressentie, dite température opérative, est la moyenne pondérée de la température de l’air T_a et de la température radiante T_r.

Cette valeur ne permet pas à elle seule de déterminer un niveau de confort.

Lorsque la différence de température entre les différentes parois est trop importante (parois chaudes / parois froides), on éprouve une sensation d’inconfort.

De la même façon, dans une pièce, un gradient de température élevé (importante différence de température entre les parois et la pièce) génère une sensation désagréable.

Le carreau de plâtre compte tenu de son effusivité permettra un effet de paroi chaude et grâce à un revêtement mural adéquat les propriétés de régulation hygroscopique des carreaux de plâtre seront conservées.

Dans le cas d’un bâtiment à forte inertie thermique, et à condition que l’inertie soit globalement répartie, ce qui est le cas dans notre système,  le gradient de température dans le local sera faible, la température sera homogène et équilibrée. Le sentiment de confort sera donc atteint pour une température de l’air intérieur relativement faible.

Pour 90% des personnes, la température acceptable dans un espace intérieur se situe par temps froid entre 17° et 22°, et par canicule entre 25,5° et 35,5°.

Dans un climat doux (température d’air extérieur entre 8° et 32°), la température idéale est de ± 2,5° par rapport à la température extérieure, ce qui est une valeur assez facile à atteindre en période estivale par la simple utilisation de l’inertie thermique et de la ventilation nocturne.

Dans les climats chauds la ventilation diurne bien dimensionnée devra intégrer un puits canadien que l’on « by passera » aux heures ou la température de l’air est plus proche de celle souhaitée.

Le trajet de l’air sera adapté aux besoins et le système Inerisol par son étanchéité pourra permettre de mieux en maitriser son circuit.

L’inertie dans le confort d’été et d’hiver

L’inertie thermique d’un bâtiment est sa capacité à stocker et de restituer des quantités importantes d’énergie dans sa structure.

La propriété des bâtiments à forte inertie est de conserver une température stable.

La structure de la construction mettra plus de temps à s’échauffer ou à se refroidir lentement, alors que les constructions à faible inertie suivent sans amortissement ni retard de fluctuations de la température.

L’utilisation de l’inertie dans les climats à fortes amplitudes thermiques contribue très largement au confort thermique des bâtiments, elle joue un rôle d’amortisseur sur les variations de température et contribue à la stabilité de celles-ci.

• L’inertie dans le confort d’été

La forte inertie est un atout pour le confort d’été. L’inertie thermique de la construction fait partie des éléments pris en compte les mesures passives du confort thermique d’été.

D’une région à l’autre, selon la zone climatique d’été dans laquelle est implantée l’opération, il faut savoir que les dispositions constructives à mettre en œuvre dans la région la plus chaude, ne se traduit pas par simple ajout d’occultation extérieure. En effet, le bâti est lui-même concerné (inertie de la construction), (voire certains équipements lourd (ventilation), ce qui encourage de prendre en considération cette exigence pour le confort d’été.

L’été, les parois à forte inertie emmagasinent la fraîcheur de la nuit et la restituent pendant la journée, faisant tampon aux chaleurs excessives.

En même temps en journée, les apports internes de chaleur sont rapidement absorbés, ce qui permet de réguler les températures intérieures.

Il est important de souligner qu’une forte inertie ne suffit pas. Les locaux de moyenne à forte inertie doivent être impérativement ventilés la nuit pour évacuer la chaleur stockée en journée. Le rôle de l’occupant ou de la domotique, est donc primordial pour établir un équilibre d’un jour à l’autre afin de maintenir une température proche du confort.

• L’inertie dans le confort d’hiver

L’inertie permet une bonne gestion de la chaleur en hiver.

L’hiver, cette capacité à stocker permet de profiter des apports solaires de la journée et des apports gratuits, en protégeant du refroidissement la nuit.

En parallèle si on arrête de chauffer un local d’inertie moyenne ou en l’absence momentanée d’apports solaires directs, les parois vont rapidement prendre le relais.

Cela permet de réguler la puissance de chauffe appelée et de diminuer la puissance installée.

L’inertie d’un bâtiment, en contribuant à atténuer les fluctuations de température brutale dans les locaux, est une source de confort : elle évite les surchauffes et les chutes trop brutales de température.

En évitant les surchauffes, l’inertie limite les pertes de chaleur.

C’est donc un facteur économie d’énergie en hiver pour les locaux à occupation continue

En contrepartie, dans les locaux à occupation intermittente comme les salles de classe ou les bureaux, la gestion du chauffage doit prendre en compte le comportement des parois pour anticiper la mise en route ou l’arrêt du chauffage en fonction de l’occupation des locaux.

Isolation et inertie

Ces deux notions sont parfois opposées: une isolation intérieure appliquée sur une paroi réduit en grande partie l’inertie de ce mur. Pourtant, les deux techniques doivent être utilisées conjointement pour optimiser le rendement des bâtiments; l’isolation placée a l’extérieur limite le passage des flux de chaleur, l’inertie régule les apports gratuits.

L’isolation, c’est la technique du thermos, on place une barrière isolante entre deux milieux de température différente. Cette barrière va limiter le passage de la chaleur.

L’inertie thermique, c’est le stockage des calories dans la masse des matériaux. Ces calories vont être relâchées lentement dans l’atmosphère et vont contribuer à stabiliser la température du local.

La conductivité thermique des matériaux de structure est environ 25 fois plus élevée que celle des matériaux isolants: en hiver, malgré les gains de chaleur par inertie, les déperditions sont nettement plus élevées dans les structures à forte inertie non isolées que dans les structures légères à faible inertie, mais bien isolées.

L’inertie ne remplace pas l’isolation

De nombreuses simulations ont été effectuées pour vérifier le comportement des isolations. Le laboratoire de l’Underground Space Center à Minneapolis spécialisé dans l’étude des bâtiments enterrés, a démontré qu’il faut une couverture de 2,75m de terre pour obtenir des performances équivalentes à celles d’une structure bien isolée.

L’effet de paroi froide ou de paroi chaude

Une paroi dont la température est plus froide que celle de l’air intérieur provoque une sensation de froid. Il est donc nécessaire de maintenir une quantité suffisante de chaleur dans la paroi, et pour cela d’isoler celle-ci.

On peut également jouer sur l’effusivité thermique des matériaux.

L’effusivité thermique E des matériaux, parfois dénommée “chaleur subjective”, représente la rapidité avec laquelle la température superficielle d’un matériau se réchauffe.

Le coefficient E indique combien de kilojoules ont pénétré sur 1 m2 de surface de matériau, une seconde après un contact avec une matière dont la température est plus élevée de 1°C.

Plus le coefficient E est bas, plus le matériau se réchauffe vite. Les matériaux dont le coefficient E est inférieur ou égal à 0,33 kJ/m²s^1/2K produisent un effet de chaleur.

Le liège par exemple a un coefficient de 0,14,

le bois de 0,56,

le béton en revanche a un coefficient de 2 kJ/m²s^1/2K .

Le carreau de plâtre se situe autour 0.59.

Bien que ce facteur ne soit pas pris en compte dans les calculs thermiques, il est aisé de comprendre que le bois sera plus adapté au confort d’hiver, et le béton plus intéressant pour le confort d’été.

Les matériaux isolants ont un coefficient E faible et ont une bonne “chaleur subjective”, les matériaux dotés d’un bon volant thermique ont un coefficient E élevé. Le mortier de 15 cm avec un E autour de 1 kJ/m²s^1/2K permettra donc d’assurer un bon stockage.

Dans notre cas, il est être intéressant de disposer un matériau à coefficient E moyen devant une paroi à forte inertie (E plus élevé). Cette solution a l’avantage de limiter l’effet de paroi froide, sans diminuer de façon importante la capacité de stockage des calories dans la paroi froide et donc l’effet de régulation de l’inertie.

Même si le stockage est plus faible qu’avec une paroi béton classique de même épaisseur, le soin apporté à la continuité de la masse et de son isolation parfaite même en des points délicats (ouvertures planchers, toitures) compensera avantageusement sa capacité massique.

Les limites de l’inertie thermique

Limites liées au climat

Dans les climats chauds et humides, l’inertie thermique est à rejeter totalement. Il est indispensable dans ce type de climat d’utiliser des solutions à très faible inertie, très ventilés, réalisés avec des matériaux à très faible coefficient d’effusivité.

L’intérêt de l’inertie thermique se limite à certaines zones géographiques, de préférence dans des climats rigoureux, soit très chauds et secs, soit froids et secs.

Limites liées à l’occupation

Dans le cas d’une occupation permanente, l’inertie thermique présente généralement un avantage prépondérant.

Le Système INERISOL s’adresse en premier lieu à des bâtiments d’habitation principale ou occupés pendant de longues périodes continues.

En revanche, dans le cas où les locaux sont occupés de manière intermittente, une forte inertie thermique n’est pas adaptée. Le temps de mise en température de la masse du bâtiment peut s’avérer trop importante et la consommation énergétique peut être considérable pour une occupation de courte durée.

En fait, tout dépendra du mode d’occupation du bâtiment.

• Si celui-ci est occupé de façon intermittente mais pour des durées relativement importantes, le gain par l’inertie peut être intéressant, mais il s’agit quasiment d’une occupation permanente.
• Si le bâtiment est occupé en un mode régulier, occupation / inoccupation selon une fréquence courte (jour / nuit par exemple), une très forte inertie thermique peut s’avérer avantageuse, la structure étant en régime stable, les pertes diurnes très faibles et il faut alors peu d’énergie pour maintenir le système.

Une inertie moyenne est par contre totalement inadaptée.

Limites liées aux surchauffes

La conception des bâtiments à forte inertie doit être réalisée avec des systèmes de protection solaire efficaces en été pour éviter les surchauffes par la mise en charge de la masse des structures. Des dispositifs de ventilation nocturne doivent également être mis en œuvre pour déstocker la nuit les calories stockées durant la journée.

En climat chaud et sec rappelons qu’un puits canadien bien dimensionné permettra de rafraichir l’air entrant durant les heures les plus chaudes de la journée. La WMC ne nécessitera pas de récupération de chaleur.

Ici encore la bonne étanchéité à l’air de notre système sera un atout précieux quant à la maitrise de la qualité de la ventilation.

Ces dispositifs sont indispensables pour assurer un confort thermique dans les locaux.

4.L’isolation Phonique

Le confort d’une maison n’est pas uniquement d’ordre thermique.

La pollution sonore qu’elle soit extérieure ou intérieure nuit grandement à la qualité de vie.

La structure porteuse du système Inerisol est continue et d’une densité proche du béton.

La loi de masse est donc respectée, de plus la variété de densité des trois matériaux différents améliorera l’amortissement phonique aux différentes fréquences.

Par souci d’homogénéité des matériaux et pour en limiter la variété les cloisons intérieures pourront être construites en carreaux de plâtre, contribuant ainsi au bien-être phonique de la maison.

Il ne faudra pas toutefois négliger la qualité des huisseries pour conserver ces avantages.

5.Conclusion

Le système Inerisol grâce à ses qualités spécifiques tant en matière :

• d’Inertie thermique
• d’Isolation Phonique
• d’Isolation thermique
• d’étanchéité à l’air,

Et ce, en limitant les ponts thermiques répond non seulement au concept de la maison passive des climats tempérés mais aussi aux critères de confort de l’habitation principale des climats chauds et secs des régions subtropicales.