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La canicule s'est installée bien durablement en région Rhône-Alpes, dès la seconde moitié du mois de juin...  Cet épisode nous invite à quelques réflexions sur la façon dont devraient être isolées nos habitations afin de préserver leur confort thermique estival.

12/07/2015
canicule été rhone-alpes

La région Rhônes-Alpes, fortement impactée par les pics de chaleur en 2015

Climatisation et confort d'été


La notion de confort d'été est encore trop souvent oubliée lors de la conception d'un bâtiment. La climatisation ne peut pas être une réponse aux nombreuses défaillances constatées dans la conception, comme dans la réalisation d'un bâtiment. C'est encore plus vrais dans la construction neuve et il y a de quoi s'interroger sur l'efficacité de l'isolation lorsqu'une climatisation mécanique est prévue au projet thermique.
Nous allons voir qu'il est pourtant possible de se passer de climatisation, en neuf comme en réhabilitation, tout en bénéficiant  d'un véritable confort thermique estival.

Les fondamentaux du confort d'été

L'isolation thermique est bien sûr importante afin d'obtenir une maison agréable en été. Toutefois, là encore, l'isolation n'est pas sensée corriger les insuffisances d'une conception qui ne prendrait pas en compte certaines règles ou notions basiques. Ce sont ces fondamentaux que je vous propose de découvrir:

L'exposition

L'exposition au rayonnement solaire d'un bâtiment peut être appréciée en fonction de la présence ou non de masques solaires, de son insertion dans la topologie du terrain et, bien sur, en fonction des caractéristiques climatiques régionales qui guideront sa conception architecturale: capter les calories en hiver, se protéger du rayonnement estival.

En été, la toiture est la paroi la plus exposée durablement au rayonnement solaire.

La façade orientée plein sud est peu impactée par le rayonnement estival, ce qui n'est pas le cas des orientations ouest et sud ouest qui souffrent du rayonnement horizontal de la seconde partie de l'après-midi. En conséquence, il conviendra de limiter les ouvertures exposées aux rayons de fin de journée tandis que celles exposée plein sud permettront de capter les calories hivernales sans conséquence trop négatives en été à condition de prévoir les dispositifs adaptés : brise soleil, avancée de toiture.

Ces dispositifs seront cependant d'une efficacité très réduite en façade ouest. En hiver, cette orientation ne permet pas de capter les calories. Encore une fois, le choix de réaliser des ouvertures sous cet angle devra donc être parfaitement mesuré si vous souhaitez préserver l'efficacité énergétique de votre projet été comme hiver.

La réflectivité

Une part du rayonnement solaire est réfléchi par les surfaces qu'il atteint en fonction de la nature et de la couleur des surfaces des matériaux. La part non réfléchie va être absorbée par le matériau sous forme de flux de chaleur. Ce flux de chaleur sera ensuite rayonné par le matériau en fonction de sa capacité thermique (inertie), de son effusivité et de sa diffusivité.


Effusivité : un matériau hautement effusif est un matériau qui absorbe rapidement les calories sans pour autant se réchauffer particulièrement en surface: pierre, métal... A l'inverse, le bois, le pisé se réchaufferont en surface mais absorberont peu de chaleur. Leur effusivité est faible.
Diffusivité : un matériau hautement diffusif est un matériau qui transmet, diffuse rapidement les calories.


La couleur d'un enduit ou d'une toiture n'est donc pas sans conséquence sur cette proportion d'absorption plus ou moins importante d'un matériau.

Ainsi un enduit clair et lisse absorbera beaucoup moins de chaleur qu'un enduit foncé et rugueux. Une façade sera d'autant plus échauffée qu'elle sera sombre et orientée sud-ouest et que les matériaux la constituant seront hautement diffusifs.

Toutes ces notions devraient être prises en compte en amont de la conception thermique d’un bâtiment car elles participent au comportement estival d'une construction.maison-fraiche-ete

L'isolation thermique en vue d'un bon confort estival

Nous avons vu, dans un précédent article, les étapes nécessaires à la mise en œuvre de l'isolation d'une couverture. Malgré tous les efforts fournis, une toiture convenablement isolée pour l'hiver peut s'avérer un véritable piège à calories en raison de l'usage d'isolants inadaptés.

L'inertie


Capacité thermique ou chaleur spécifique volumique ou surfacique: indique la capacité d'inertie d'un matériau qui stocke plus ou moins la chaleur en volume ou en surface. Plus la capacité thermique d'un isolant est importante, meilleure sera son comportement estival par une atténuation des fluctuations de la température extérieure tout en lissant la température interne.

Des parois à forte inertie vont amortir les fluctuations de température, notamment dans leurs extrêmes. Ces parois seront particulièrement avantageuses dans l'habitat et les locaux occupés en permanence.


isolation-inertie-confort-estivalUn mur isolé par l'extérieur offrira une inertie appréciable en été comme en hiver. Ce n'est pas le cas d'un mur isolé par l'intérieur avec un isolant de faible capacité thermique et habillé par une plaque de plâtre. En été, cette configuration n'offre pas de masse tampon qui permettra de freiner le flux de chaleur rayonné par le mur extérieur.

De plus, en hiver, cette configuration produit une inertie négative qui impacte l'isolant et ne permet pas de stocker les calories produites par le chauffage ou le soleil.

Isolation fibres de boisToutefois, la réhabilitation de maisons anciennes, ne permet pas d'isoler par l'extérieur sans perte patrimoniale... Le choix d'une isolation thermique par l'intérieur adaptée aux spécificités des murs en pisé, en pierre ou en tuffeau, selon les régions, est essentiel afin de conserver la pérénité de l'isolation. Ce choix, au regard du confort thermique estival, fera l'objet d'un prochain article.

En construction neuve, l'isolation par l'intérieur ne se justifie pas. Cette mauvaise habitude, très française, semble cependant encore avoir de beaux jours devant elle malgré ses mauvaises performances. 

Le déphasage


"Confort d'été : l'isolant contribue au déphasage et à l'amortissement du flux de chaleur en fonction de son épaisseur, de sa densité, de sa conductivité thermique et de sa chaleur spécifique." Jean-Pierre Oliva & Samuel Courgey - L'isolation Thermique Écologique

Le déphasage exprime la faculté d'un matériau à freiner un flux thermique notamment de chaleur. Tous les isolants ne se valent pas sur ce point. Il dépend de la diffusivité de l'isolant: plus cette diffusivité est importante, plus faible sera le déphasage. En toiture, le déphasage devrait être d'une dizaine d'heures, au minimum, afin d'éviter que le flux de chaleur n'échauffe la maison.

Comparatif laine de verre et laine de bois

Nous allons comparer deux isolants courants: un isolant en laine de verre et un isolant d'épaisseur identique en fibres de bois.

  Densité  Épaisseur  Résistance thermique  Déphasage  Diffusivité  Capacité thermique 
Laine de verre GR32
Lambda 0,032 
 28 kg/m3  14 cm  4,35 m2.K/W  Non communiqué *  0,58 m2/s **  1030 J/kg.K
Fibres de bois ISONAT PLUS 55
Lambda 0,036
 55 kg/m3  14 cm  4,00 m2.K/W  5h 58mn  En attente fabricant  2100 J/kg.K

*le déphasage d'une GR 32 n'est pas communiqué par le fabricant. Un calcul réalisé par le thermicien Bruno Jarno donne une valeur de 1h29 pour une laine minérale de 20 cm d'épaisseur et de densité 25 kg/m3.
** Valeur générique, information non communiquée par le fabricant.


Une étude allemande mentionnée par Samuel Courgey et Jean-Pierre Oliva dans leur ouvrage La Conception Bioclimatique (Edition Terre Vivante) compare les épaisseurs nécessaires à l'isolation thermique d'une toiture pour le confort hiver / été. Cette étude démontre une épaisseur sensiblement identique en confort hivernal: 173 MM pour la laine de verre et la fibre de bois mais une épaisseur  incomparable afin d'obtenir un confort d'été équivalent: soit 815 MM pour la laine de verre mais seulement 185 MM pour la fibre de bois! Démonstration qu'un isolant acceptable pour l'hiver peut ne plus l'être du tout l'été.

isolation confort ete
Un impact marginal?
Une autre étude menée pour Isover amène à de toutes autres conclusions. Elle met en parallèle les laines minérales avec des isolants de plus forte densité via une simulation thermique.
Selon cette étude, la densité d'un isolant n'aurait qu'un impact marginal sur le confort d'été. Pour Isover, ce serait la résistance thermique qui permettrait d'améliorer la température intérieure!
Chacun pourra accorder le crédit qu'il souhaite à ce type de conclusion...

Des informations normalisée insuffisantes

Il est regrettable que les certifications des isolants ne mettent pas d'avantage en avant les notions qui permettent de choisir plus finement une isolation en fonction de son comportement estival. Indiquer le temps de déphasage en heure nous paraît être un minimum!
Préciser la capacité thermique et la diffusivité de l'isolant nous paraît souhaitable pour les professionnels afin d'apprécier et de choisir un isolant en toute connaissance de ses caractéristiques. Pour le moment, seule l'information sur la densité de l'isolant permet de préjuger la disposition d'un matériau à retenir la chaleur.

Quelques solutions adaptées à la performance thermique estivale:
Nous verrons, dans un prochain article, le cas très particulier de la maison ancienne face au confort d'été.

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Une expertise confirmée par de nombreuses réalisations en Bourgogne & Rhône-Alpes

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archilyon.fr Pierrick Chevillotte Architecte d’Intérieur, diplômé de l’Ecole CAMONDO en 1997. Qualifié par le Conseil Français des Architectes d’Intérieur (n°997).

Une agence d’architecture intérieure et de maitrise d’œuvre spécialisée dans la rénovation respectueuse du bâti ancien, les solutions saines et écologiques dans l’habitat, la performance énergétique.

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