Inertie thermique et effusivité des matériaux

Écrit par les experts Ooreka

Les matériaux de construction d'une maison ont des caractéristiques thermiques (capacité, effusivité et inertie), qu'il faut prendre en compte pour son isolation.

La capacité thermique des matériaux de construction

Inertie thermique et effusivité des matériaux

Les matériaux qu'on utilise pour la construction d'une maison présentent, à des degrés très différents, la capacité d'emmagasiner l'énergie thermique dans leur masse. La capacité thermique d'un matériau est sa capacité à emmagasiner la chaleur par rapport à son volume.

En règle générale, plus un matériau est dense, plus il est conducteur de la chaleur, et plus il présente une capacité thermique élevée. Au contraire, un matériau léger est plus isolant et présente une capacité thermique faible.

Pour cette raison, deux techniques essentielles et complémentaires de l'architecture bioclimatique sont :

  • L'utilisation de matériaux légers (isolants) pour isoler thermiquement l'habitation de son environnement.
  • L'utilisation de matériaux lourds, placés à l'intérieure de l'isolation, pour réguler les changements de température.

L'inertie thermique

Ces matériaux lourds peuvent tout simplement être les éléments en maçonnerie de la construction (béton, pierre, briques, terre...).

À condition de les placer à l'intérieur de l'enveloppe isolante, ils procurent à l'habitation une inertie thermique qui va réguler et homogénéiser les températures intérieures tout au long de l'année, augmentant le confort.

L'effusivité thermique

Une autre caractéristique des matériaux qui est liée à leur capacité thermique, est l'effusivité thermique. Il s'agit de la capacité à échanger de l'énergie thermique avec son environnement.

Un matériau dense comme le marbre aura la capacité de stocker dans sa masse de la chaleur. En même temps, si sa température est moins élevée que celle de votre main et que vous le touchez, il va vous absorber de la chaleur et vous refroidir, à cause de son effusivité élevée.

Pour simplifier, on dira que les matériaux denses procurent de l'inertie thermique et en même temps ils sont « froids ».

Un matériau léger comme le liège présentera une capacité thermique bien inférieure à celle du marbre. Si vous le touchez, par contre, il apparaîtra comme chaud, car il ne va pas pouvoir absorber votre chaleur, à cause de son effusivité faible. Donc les matériaux légers ne peuvent pas assurer l'inertie thermique, et en même temps ils sont « chauds ».

Caractéristiques thermiques des matériaux de construction

Pays chauds

En ce qui concerne les climats chauds, il est évident que l'inertie thermique doit être prise très au sérieux afin de réguler les écarts de température entre le jour et la nuit. Les masses inertielles de la maison absorberont la chaleur du soleil pendant la journée pour la restituer pendant la nuit.

L'inertie thermique combinée à la sur-ventilation nocturne est le moyen le plus efficace, économique et écologique pour assurer la fraîcheur intérieure durant les mois chauds. L'effusivité élevée des matériaux lourds qui assureront l'inertie thermique ne fera qu'augmenter le confort.

Pays froids

Plus on va vers le Nord et moins les choses deviennent simples, car si l'inertie thermique est toujours bénéfique, la sensation de paroi froide de certains matériaux devient moins agréable durant les mois de chauffe.

L'inertie est surtout importante quand on a des sources de chaleur qu'on ne contrôle pas tout à fait, comme le soleil, ou un chauffage sans thermostat (poêle à bois).

Une habitation au nord de l'Europe, où le rayonnement solaire est toujours très faible, qui comporte un chauffage avec un thermostat efficace, n'aura pas besoin d'une forte inertie. Au contraire, l'utilisation de matériaux chauds à l'intérieure sera bénéfique pour le confort.

À l'opposé, une habitation au Sud de l'Europe avec des fenêtres au Sud et à l'Ouest, qui se chauffe avec un poêle à bois, aura besoin d'une inertie thermique conséquente.

Entre ces deux exemples très opposés, il existe mille variations, et c'est pour cela entre autres que chaque projet est unique.

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