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 étre utilisées conjointement pour optimiser le rendement des batiments; 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.
Les tests ont été réalisés sur une année entière pour 2 toits, l’un recouvert de 3m de terre, l’autre de 46cm de terre et de 10cm d’isolation.


Plusieurs configurations de toit ont été testées pour vérifier le rôle de la couverture de terre et l’importance de l’isolation.
Les représentations sinusoïdales de température permettent de prévoir les pertes d’énergie sur une période de variation régulière de température.
Dans la réalité, les températures journalières fluctuent à intervalles aléatoires en-dessous et en-dessus de cette moyenne.

Pour étudier le phénomène, une variation de ce type a été reconstituée sur 2 structures de toit ayant la même valeur de résistance R (4,35 m2°C/W), donc un comportement identique en régime régulier.
Le toit A est constitué d’une dalle de béton précontraint de 20cm d’épaisseur et d’une isolation de 12cm, tandis que le toit B ne possède que 10cm d’isolation mais est recouvert de 46cm de terre.

Le toit A, n’ayant pas de masse thermique, répond immédiatement au changement extérieur et atteint en 2 jours son quota maximal de perte. Lorsque la température redevient normale, le toit revient à son niveau opératif au bout de 2 jours.
Le toit B résiste une journée entière avant que ces pertes calorifiques commencent à augmenter doucement. Après 5 jours, lorsque les températures extérieures reviennent à la normale, les pertes continuent encore à augmenter, mais n’ont atteint que 77% des pertes du toit A. Le toit B mettra encore une journée avant de revenir aux conditions normales. La consommation énergétique du toit B sera finalement inférieure de 8% à celle du toit A.
Pour 2 structures équivalentes en régime thermique régulier, la structure massive aura une plus grande stabilité lors de brusques variations. On aura donc intérêt à avoir le plus de terre possible. La limite sera fixée par la charge supportable par la structure.
Le toit C avec 5cm d’isolation en plus que le toit B, permet des économies (pour les données climatiques de Minneapolis) de 6,67 Kwh/m3 en hiver et de 0,29 Kwh/m3 en été.





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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/m2.s.°C produisent un effet de chaleur. Le liège par exemple a un coefficient de 0,14 kj/m2.s.°C, le bois de 0,56 kj/m2.s.°C, le béton en revanche a un coefficient de 2 kj/m2.s.°C.
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.
Dans certains cas, il pourra être intéressant de disposer un matériau mince à faible coefficient E devant une paroi à forte inertie (E élevé). Cette solution a l’avantage de supprimer parfois l’effet de paroi froide, mais a contrario elle diminue de façon importante la capacité de stockage des calories dans la paroi froide et donc l’effet de régulation de l’inertie.
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