J'entends parler d'inertie thermique. C'est quoi donc?
Pour comprendre ce qu'est ou n'est pas l'inertie, il faut d'abord comprendre quelques notions de bases. Les fainéants et les over-pressés peuvent se contenter de lire les commentaires en bleu.
Isolation thermiqueUn matériau limite les transferts de chaleur, grâce à sa résistance thermique Rth. Rth = épaisseur/lambda
lambda étant la conductivité thermique du matériau.
Les isolants usuels conduisent très mal la chaleur: lambda~0.04 W/m/°C.
Exemple: ouate de cellulose, fibre de bois, liège, perlite, vermiculite, laines minérales, etc.
Une isolation rapportée de 12cm de fibre de bois faible densité donne Rth = 0.12/0.04 = 3 m².°C/W
Un mur porteur de 45cm de béton caverneux aura une résistance thermique de Rth = 0.45/1.2 = 0.38 m².°C/W
Ca veut dire que quand 5W de chaleur passe au travers 1m² d'isolant, il passe 5*3/0.38 = 40W par le mur porteur!
Pour comparaison, 5W c'est la veille de la télé, et 40W c'est une ampoule électrique.
Laisseriez-vous 200 télés et autres appareils électriques inutilement en veille dans la maison? Non?Alors aucune raison de laisser 200 ampoules allumées! ISOLEZ!Au fait, pourquoi 200? Pour 200m² de murs d'enceintes, ce qui est un chiffre très réaliste pour une maison individuelle.
Rappel: le métal n'est pas un isolant, bien au contraire (acier: lambda=60, aluminium: lambda=200).
Utiliser des suspentes et rails métalliques pour une isolation rapportée, c'est une aberration. Une perte sèche sur les performances de 30%.
"Masse thermique"Un mêtre-cube de matériau stocke et restitue de l'énergie thermique via sa capacité thermique S. S = rho*c
rho est la densité du matériau
c est la chaleur spécifique du matériau, c'est à dire la quantité d'énergie (en joules=Watt * seconde) qu'il faut pour augmenter de 1°C la température de 1kg du matériau.
Les "masses thermiques" usuelles sont capables de stocker beaucoup de chaleur sans qu'on ait besoin d'atteindre des températures indécentes. Exemple: l'eau, la pierre, le béton.
Un m3, c'est bien, mais on est plutôt intéressé par la capacité thermique "surfacique", c'est à dire par m² de matériau posé:
Cth = S*e
Les 12cm de fibre de bois 40kg/m3 ont une capacité thermique surfacique de Cth = 0.12* 40*2100/3600 = 0.003 kWh/m²/°C
Et les 45cm de béton: Cth = 0.45 * 2000*871/3600 = 0.22 kWh/m²/°C, soit donc 75x plus que notre isolant!
Les rolls des isolants pour le Cth (liège en panneaux et fibre de bois 170kg/m3) plafonnent lamentablement à 0.006 et 0.011 kWh/m²/°C.
TOUS les isolants usuels ont une capacité thermique faiblarde, par comparaison avec la brique ou le béton.Faisons quelques autres petits calculs:
- 2.8Wh/m²/°C * 200m² = 0.56 kWh / °C
- 218Wh/m²/°C * 3m*2.5m = 1.6 kWh / °C
Un simple mur de refend bien épais de 3m de long retient donc la température 3x mieux que l'isolant de tous les murs.
La conclusion est évidente:
pour réguler la température intérieure, misez sur la maçonnerie DANS la maison plutôt que l'isolation intérieure (contrairement à ce que prônent certains vendeurs). Vive la fraîcheur sans clim!!!Petit exercice pour les petits malins qui estiment que le placo ou le fermacell va apporter une super masse thermique. Faites donc le calcul: capacité thermique aussi faiblarde que l'isolant.
Déphasage et amortissement
En fonction de son pouvoir isolant (lambda) et de son pouvoir de stockage (S), la chaleur diffuse plus ou moins bien dans le matériau.
Autrement dit, une vague de chaud ou de froid d'un côté du matériau mettra +/- de temps à le traverser (déphasage), et sera atténuée au passage (amortissement).diffusivité-- = déphasage++ = amortissement++Pour les matheux et les physiciens:
diffusivité = lambda/S
Elle est en en m²/h si S en Wh/m3/°C
célérité = 0,725*sqrt(diffusivité)
C'est une vitesse de propagation en m/h
déphasage = épaisseur/célérité
amortissement = exp(-épaisseur*sqrt(2.pi/24/diffusivité))
Le déphasage est en heures, l'amortissement sans unité. Les puristes peuvent le passer en dB si ça les chante ;)
En fait, je n'ai pas vraiment dit ce qu'est l'amortissement. Imaginez une onde de chaleur avec les températures extrèmes Tmin et Tmax. De l'autre côté du matériau, on constatera un écart de température de (Tmin-Tmax)*amortissement. C'est bête comme chou.
Exemples: déphasage 4h pour ma fibre de bois, et 12h30 pour mon béton caverneux!!!
Ah ben ça veut donc bien dire que plus c'est dense et plus ça déphase, non? NON. Si je passe à 45cm de fibre de bois, le déphasage monte à 15h30.
Le champion du déphasage, c'est le bois massif. 45cm -> de bois plein déphasent de folie: 31h30!!! Et pourtant c'est un isolant peu performant et une piètre masse thermique.
Pour une épaisseur donnée, ce qui détermine le déphasage n'est pas seulement la densité (rho), ni le pouvoir isolant (lambda), ni la chaleur spécifique (c ou Cp), ni même la capacité thermique (S). C'est la diffusivité, qui est un mélange de tout ça.Alors, c'est quoi l'inertie thermique?Tout d'abord, ce n'est pas la densité (rien à voir avec la chaleur). Riez au nez des gens qui vous disent ça, parce que moi j'en ai marre de le rabacher.
En fait, l'inertie sera la capacité thermique ou le déphasage selon de quoi on parle. Aïe, c'est là que c'est pas pratique!
Bon, tu la craches ta valda? Par exemple, "l'inertie de l'isolant", elle sert ou pas?Imaginons un isolant qui n'a aucune capacité thermique. Une lame d'air fera très bien l'affaire pour ça. La chaleur se diffuse à vitesse grand V dans cet isolant. Si bien qu'en été ou en hiver, la moindre différence de température se traduit par une variation du flux de chaleur.
En été, si on n'a pas de moyen de pomper cette chaleur, elle va s'accumuler et la température va finir par monter.
2 solutions:
- atténuer et retarder la chaleur jusqu'au moment où on pourra l'évacuer facilement (la nuit) -> amortissement et déphasage
- pomper la chaleur pour réguler la température: capacité thermique.
Vu la capacité thermique plutôt faiblarde des isolants, on va donc miser principalement sur le déphasage et l'ajout de matériaux à forte capacité thermique pour réguler (genre dalle en béton ou mur de refend en pierre).
En hiver, on a des radiateurs pour fournir la chaleur et maintenir la température. Quand il y a du soleil, le radiateur sera tranquilou voire éteint. En pleine nuit bien froide, il turbinera pour compenser. C'est du on/off, pas très agréable, pas très efficace pour la chaudière.
2 solutions:
- atténuer et retarder la baisse de température de la nuit jusqu'au jour suivant
- stocker la chaleur quand le radiateur est "on" et la relarguer quand il est "off".
Encore une fois, c'est plutôt le déphasage qui va être intéressant pour le choix de l'isolant. La capacité thermique sera un plus, mais n'aura jamais autant d'impact que la maçonnerie intérieure (béton ou brique pleine ou brique de terre crue).
Conclusion:- l'inertie de l'isolant, c'est sa capacité à ne pas diffuser la chaleur trop vite. Ca se "mesure" avec le déphasage. Et c'est bien pratique été comme hiver. - l'inertie d'une maison, c'est sa régulation naturelle: des matériaux stockeurs de chaleur entourés/protégés par de l'isolant. C'est crucial en été et bien pratique en hiver. Ca se "mesure" avec la capacité thermique à l'intérieur du volume isolé.
