Fiche de révision : Confort thermique et parois verticales

📋 Plan du Cours

1. Énergie et impact des bâtiments
2. Confort thermique et architecture bioclimatique
3. Isolation thermique des murs
4. Protection contre la chaleur
5. Isolation intérieure ou extérieure
6. Humidité, air et salubrité
7. Vitrages et ponts thermiques

📖 1. Énergie et impact des bâtiments

📝 Points essentiels

• La consommation quotidienne présentée comprend:

  • 85 millions de barils de pétrole
  • 7,5 milliards de m³ de méthane
  • 12,5 millions de tonnes de charbon

• Une maison « 17 litres » consomme 170 kWh/m² par an, soit 17 litres de gasoil par m² et par an.

• Les technologies actuellement disponibles permettraient de construire des maisons « 5 litres » avec un minimum de dépenses supplémentaires, mais la construction courante reste décrite comme « coincée dans les années 70 ».

• En France, l’empreinte carbone moyenne d’un Français est estimée à 11,2 tCO2e par an et le secteur du bâtiment en représente un peu moins de 3 tonnes, soit 25 %.

💡 Astuce mémo

Consommation énergétique → pertes thermiques → émissions de CO2

📖 2. Confort thermique et architecture bioclimatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Température de fonctionnement : La moyenne de la température de l’air ambiant et de la température radiante moyenne des surfaces qui délimitent l’espace, en tenant compte des échanges radiatifs et convectifs du corps avec l’environnement.

📝 Points essentiels

• L’architecture bioclimatique améliore l’efficacité énergétique par l’orientation des bâtiments, l’emploi de matériaux naturels locaux et durables, l’isolation thermique, la ventilation naturelle et l’énergie solaire passive.

📌 Pour garantir le confort interne, la différence entre la température de fonctionnement et la température ambiante ne doit pas dépasser 2 °C.

💡 Astuce mémo

OMIVS : Orientation, Matériaux, Isolation, Ventilation, Solaire

📖 3. Isolation thermique des murs

🔑 Notions clés & Définitions

• Coefficient U : La conductance thermique d’une ou plusieurs parois et mesure le flux de chaleur traversant 1 m² de paroi pour un écart de température de 1 °C entre deux ambiances.

★ À maîtriser

📐 Formule - La résistance thermique d’un matériau se calcule avec $R = \frac{e}{\lambda}$, où e est l’épaisseur et λ la conductivité thermique, puis le coefficient de transmission thermique se calcule avec $U = \frac{1}{R}$.

• La valeur U d’une paroi s’obtient en calculant les résistances thermiques de chaque matériau, en les additionnant avec les résistances superficielles, puis en prenant l’inverse de la résistance totale.

Compléments

• Les épaisseurs indiquées pour atteindre U = 0,3 sont: 13 cm pour un isolant en fibre de bois de λ = 0,038,45 cm pour une brique perforée Poroton de λ = 0,18,58 cm pour la pierre de λ = 1,80

💡 Astuce mémo

λ et épaisseur → R → U

📖 4. Protection contre la chaleur

🔑 Notions clés & Définitions

• Déphasage thermique : Le temps nécessaire à un matériau pour atteindre la température de son environnement, pour une épaisseur déterminée, et il est exprimé en heures.

★ À maîtriser

• Un mur en pierre de 50 cm présente un déphasage de 13 heures et un U dynamique de 0,27 W/m²K, tandis qu’un mur de briques de 40 cm présente un déphasage de 13 heures et un U dynamique de 0,21 W/m²K.

Compléments

• Un déphasage d’environ 12 heures permet à une paroi de retenir les calories accumulées pendant l’ensoleillement jusqu’à la tombée de la nuit, lorsque le mur peut ensuite se refroidir.

💡 Astuce mémo

Un mur épais emmagasine la chaleur le jour et la restitue après le coucher du soleil

📖 5. Isolation intérieure ou extérieure

★ À maîtriser

📌 L’ITE isole par l’extérieur et reste plus performante pour garantir une isolation homogène, tandis que l’ITI isole par l’intérieur et est moins coûteuse.

Compléments

• Le choix dépend de:
  • la nature du bâtiment
  • la performance thermique recherchée
  • le budget
  • le confort des occupants
  • l’esthétique extérieure

📌 Le polystyrène extrudé résiste à l’eau, à la vapeur, à la compression et aux cycles de gel-dégel, tandis que le polystyrène expansé est plus instable dans le temps et sensible à la chaleur, aux produits corrosifs et aux rongeurs.

💡 Astuce mémo

ITE : plus performante et extérieure ; ITI : moins coûteuse et intérieure

📖 6. Humidité, air et salubrité

★ À maîtriser

📌 Les bruits aériens se propagent dans l’air, tandis que les bruits de chocs et les vibrations passent par des matériaux avant de traverser l’air.

• L’humidité produite à l’intérieur est principalement évacuée par la ventilation, et le taux minimal de renouvellement d’air résidentiel indiqué est de 0,5 par heure, soit un échange toutes les deux heures.

📌 Pour éviter l’accumulation d’humidité dans un mur, les matériaux doivent devenir de plus en plus ouverts à la diffusion de vapeur vers l’extérieur, avec un Sd de plus en plus faible.

📌 L’étanchéité à l’air limite la circulation de l’air de l’intérieur vers l’extérieur et inversement, tandis que l’étanchéité au vent empêche l’air humide et froid extérieur de pénétrer dans l’isolation.

• Le formaldéhyde est considéré comme particulièrement dangereux car il est déclaré cancérogène par l’OMS et provient notamment des rejets gazeux de nombreux objets et matériaux domestiques.

Compléments

📌 Pour qu’un logement soit considéré comme confortable, le bruit intérieur ne doit pas dépasser 35 dB.

📐 Formule - La résistance à la diffusion de vapeur d’un matériau est exprimée par μ, avec μ = 1 pour l’air, et l’épaisseur d’air équivalente se calcule par $Sd = \mu \times e$.

• Les COV courants cités sont:
  • les terpènes
  • le benzène
  • les formaldéhydes

💡 Astuce mémo

Défaut d’étanchéité → convection de l’humidité → dégradation de l’isolant

📖 7. Vitrages et ponts thermiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Coefficient Uw : Le coefficient Uw est le coefficient de transmission thermique d’une fenêtre, exprimé en W/m²/K, et il comprend les déperditions du profilé Uf, du vitrage Ug et le coefficient linéique ψg.
• Facteur solaire g : La part de l’énergie solaire incidente qui pénètre dans une pièce à travers le vitrage, exprimée en pourcentage.

📝 Points essentiels

• Les valeurs courantes de Uf sont d’environ 1,7 W/m²/K pour les fenêtres en bois ou PVC et de 2,3 à 3,5 W/m²/K pour les fenêtres métalliques, tandis que les vitrages disponibles ont couramment un Ug de 1,0 à 1,4 W/m²/K.

• Les triples vitrages peuvent atteindre un Ug de 0,6 W/m²/K et améliorer ainsi l’isolation thermique.

• Un revêtement à faible émissivité bloque les ondes longues du rayonnement thermique intérieur tout en laissant passer les ondes courtes du rayonnement solaire, tandis qu’un verre sélectif réfléchit le rayonnement infrarouge.

💡 Astuce mémo

Uw mesure les déperditions ; g mesure les gains solaires

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ITI et ITE