Comprendre l’inertie thermique, ses principes et ses avantages

Conception


Aujourd’hui, les acteurs de la construction sont confrontés à un double défi : améliorer la performance énergétique des bâtiments et répondre à la demande de confort des occupants. Leur allié de poids face à ce casse-tête ? L’inertie thermique ! Mais savez-vous bien ce qu’elle représente, ses caractéristiques et ses avantages ? On vous dit tout sur le sujet.

L'inertie thermique au service des bâtiments

Qu’est-ce que l’inertie thermique ?

L’inertie thermique, en bref

L’inertie thermique d’un matériau désigne sa capacité à emmagasiner de la chaleur et la restituer progressivement en cas de changement de température. Par extension, l’inertie thermique d’un bâtiment s’applique donc à son enveloppe !

Par nature, un transfert thermique, ou transfert de chaleur, s’effectue toujours du chaud vers le froid selon trois grands principes :

  • la conduction, qui correspond à la diffusion de chaleur au sein d’un matériau ;
  • la convection, un transfert de chaleur intervenant entre la surface du matériau et l’air ambiant ;
  • le rayonnement, lorsque l’échange thermique est obtenu par restitution de la température de surface d’objets avoisinants à travers la paroi du matériau.

Les critères déterminants en matière d’inertie thermique

L’inertie thermique d’un bâtiment correspond au « stockage » de l’énergie thermique dans les parois. Elle varie selon :

  • la densité des matériaux utilisés pour la construction ;
  • leur capacité thermique massique, soit la capacité des matériaux à stocker de l’énergie thermique.

De manière générale, les matériaux lourds disposent d’une forte capacité thermique. Le béton, la pierre et la brique sont notamment réputés pour avoir une bonne capacité de stockage de la chaleur.

En des termes plus techniques, on peut caractériser la capacité inertielle d’un matériau à travers deux paramètres.

  • La diffusivité thermique, c’est-à-dire la capacité à diffuser la chaleur, à transmettre un signal de température d’un point à un autre.

La diffusivité thermique

  • L’effusivité, ou la capacité du matériau à échanger de l’énergie thermique avec son environnement.

L'effusivité thermique

où :

  • λ est la conductivité thermique du matériau, en W/m.K,
  • ρ est la masse volumique du matériau, en kg/m3,
  • c est la capacité thermique massique du matériau, en J/kg·K

Les atouts d’une bonne inertie thermique pour le bâtiment

Alors, pourquoi avoir recours à des matériaux à forte inertie ? Cela permet…

  • de réduire les pics de température en intérieur : lorsque la chaleur augmente à l’extérieur du bâtiment, les matériaux de son enveloppe peuvent la stocker et limiter l’échauffement de l’air à l’intérieur.
  • d’obtenir un meilleur déphasage, soit un meilleur laps de temps écoulé entre les pics de chaleur extérieurs et intérieurs. L’objectif ? Retarder le transfert de chaleur au maximum !

Vous savez désormais tout de la technique. Mais, plus concrètement, quels sont les avantages que vous pouvez en tirer sur le terrain ?

Les avantages de l’inertie du bâtiment : confort et économie d’énergie

Un meilleur confort thermique

Après l’effort, le confort : avec une forte inertie thermique, la température intérieure d’un bâtiment varie peu et reste donc naturellement stable.

En hiver, on bénéficiera ainsi d’une chaleur douce tout au long de la journée, tandis qu’en période estivale, le surplus de chaleur est emmagasiné dans les parois la journée, et restitué le soir, lorsque la température extérieure diminue. Couplée à une ventilation naturelle nocturne efficace évacuant les calories, l’inertie d’un bâtiment améliore alors de manière importante le confort thermique.

Des économies d’énergie, été comme hiver

En période estivale, la chaleur est emmagasinée le jour pour limiter la montée en température du bâtiment et restituée la nuit, alors que la température extérieure est plus basse et rend possible une évacuation efficace des calories stockées. On peut ainsi éviter d’avoir recours à des systèmes de climatisation énergivores.

En hiver, la facture de chauffage peut être allégée grâce au stockage, puis à la restitution des apports solaires pendant la journée.

En bref ? Grâce à l’inertie thermique, il est possible de diminuer vos consommations d’énergie, et ce, dès la construction !

Isolation par l’intérieur ou par l’extérieur : le débat

Le débat fait rage. Avant toute rénovation lourde surgit la problématique : quel type d’isolation choisir ? Isoler par l’intérieur conduit toujours à une perte d’espace… tandis qu’une isolation par l’extérieur n’est pas toujours possible, par exemple si la construction fait face à des limites fixées par un Plan local d’urbanisme (PLU). Le dilemme est cornélien…

Attention à ne pas confondre inertie et isolation !

  • L’isolation limite les déperditions de chaleur.
  • L’inertie permet d’emmagasiner de la chaleur.

 

Dans les faits, les grands travaux de rénovation conduisent souvent à une isolation par l’intérieur. Pourtant, pour tirer le meilleur de l’inertie thermique, une isolation par l’extérieur, couplée à une approche bioclimatique du confort d’été (protections solaires, ventilation nocturne), serait plus pertinente : le froid est stoppé par l’isolation, alors que la paroi stocke la chaleur et la restitue avantageusement au bon moment.

Quel que soit votre choix en matière d’isolation, l’inertie thermique est une donnée essentielle pour répondre aux nouveaux enjeux environnementaux, et optimiser la performance autant que l’équilibre thermique d’un bâtiment. La simulation thermique dynamique est là pour évaluer ses effets ! Vous souhaitez en savoir plus sur le sujet ?
 


 
 

Crédit photo : Unsplash / C.Valdez

Aurélien Keller

Aurélien Keller

OPENERGY | Responsable du Pôle Service