La thermique du bâtiment est l’étude de l’ensemble des facteurs, combinaison de procédés de construction, choix des matériaux et leur mise en œuvre, ainsi que les options prises pour assurer le confort de l’habitat et limiter ses déperditions énergétiques.
Importance de la thermique du bâtiment
Il est difficile de nos jours de concéder aux différentes problématiques que doit relever le bâtiment de manière générale. D’une part, la dépendance aux énergies fossiles met en avant les difficultés économiques et sociales à parvenir à les substituer par des techniques renouvelables. D’autre part, le déclin de l’environnement exige de nous des efforts constants à réduire nos émissions de gaz à effets de serre.
Il devient donc primordial de mettre au diapason les indications de performances énergétiques visées dans la réglementation thermique et labels écologiques, aussi bien dans les nouvelles réalisations mais aussi pour la réhabilitation du parc ancien.
La notion de thermique se saisit dans son ensemble et non partiellement; c’est-à-dire qu’il ne suffit plus de revoir un élément d’une enveloppe pour prétendre à une qualité environnementale. Une telle étude prend en amont les choix techniques et économiques à réussir un habitat sain et naturel.
Thermique du bâtiment : les domaines d’interventions
L’application de la thermique nécessite d’examiner, dans sa façon la plus générique, l’isolation du bâtiment, de comprendre les phénomènes de déperdition de chaleur, du transfert de la vapeur d’eau mais aussi les caractéristiques de chaque matériau dans un but final, celui de l’isolation.
Les matériaux de construction
La thermique s’intéresse aux propriétés des matériaux ainsi qu’aux flux de chaleurs traversant leur masse. On estime le taux de déperdition thermique à travers les murs et les toitures, pour une maison mal isolée, respectivement à 25 et 30 %. La chaleur transite de façon à équilibrer les énergies entre un espace et un autre, et entre l’intérieur et l’extérieur. Ces phénomènes sont appelés conduction, convection ou rayonnement. Cette déperdition thermique dépend de trois paramètres :
La conductivité thermique : c’est l’aptitude d’un matériau à conduire la chaleur à travers son volume surfacique. Plus l’indice Lambda est faible plus l’isolation est performante. Voici quelques exemples de conductivité : bois massif = 0,230, bois léger = 0,220, laines minérales = 0,040, liège = 0,100 W/(m.k).
La résistance thermique : elle est obtenue par le rapport entre l’épaisseur du matériau et sa conductivité thermique, et désigne sa capacité à résister aux transferts de chaleur. Elle est exprimée en (m².k)/W.
La chaleur spécifique : c’est la quantité de chaleur spécifique suffisante pour augmenter la température d’un matériau (en J/(kg.k)).
Une inertie judicieusement réfléchie permet à votre habitation de ne pas souffrir des fortes variations de température. La capacité des matériaux à contrer ces variations dépendra également de la localisation de l’habitat dans l’environnement. À titre d’exemple, le granit et le béton de terre sont des matériaux à forte inertie.
L’étanchéité
L’étanchéité est un vecteur important dans la réussite d’une isolation performante. Elle a pour rôle de favoriser l’évacuation des vapeurs d’eau depuis l’habitat vers l’extérieur, d’assurer une isolation efficace et de lutter contre l’impact négatif du vent.
L’utilisation du frein-vapeur en surface intérieure avant la pose d’un enduit perspirant permet d’éviter les condensations de vapeur d’eau sur les parois (son coefficient ne doit pas dépasser 5). De même, un isolant d’une épaisseur réglementaire, maintiendra la chaleur interne pour un confort hivernal et estival. Enfin, la pose d’un pare-pluie qui vient en finition de l’isolant assurera l’étanchéité à l’eau et à l’air.
La qualité de l’air
Une bonne ventilation des espaces intérieurs d’un habitat dépend entièrement d’une étanchéité efficace, qui régule et permet à l’air d’être renouvelé. Il s’agit d’évacuer par divers moyens les vapeurs d’eau, les gaz nocifs et d’intervenir sur l’hygrothermie (taux d’humidité). Le volume de renouvellement d’air par heure d’une habitation et de l’ordre de 0,3. Pour une habitation de 70 m², d’une hauteur sous plafond conventionnelle (2,5 m), le volume d’air à apporter est d’environ 52 m³ (70 m² × 2,5 m × 0,3).
La thermique d’un bâtiment s’intéresse et fluctue également suivant les modes de ventilations sélectionnés. Il existe plusieurs techniques, les plus répandues étant les ventilations mécaniques contrôlées (simple ou double flux, statique ou thermodynamique). Vous noterez également les procédés en puits canadiens, à eau ou à air.
Les parois vitrées
Les apports solaires calorifiques sont des éléments d’appréciation dans le confort d’un bâtiment. De façon générale, une paroi vitrée ne doit pas représenter plus de 20 % de la surface habitable, afin d’éviter le transfert de la chaleur par conduction et convection à travers les masses.
Une bonne orientation des baies vitrées met à profit des avantages certains d’exposition au soleil et donc la réception de calories, laquelle produit de la vapeur d’eau et augmente le taux d’humidité. Une maison écologique fonctionne comme un écosystème à petite échelle ou chaque élément dépend de l’autre.
Les ponts thermiques
Un pont thermique est une déperdition de la chaleur à travers les cloisons et parements, ainsi que les menuiseries. Cette perte représente 10 % dans les maisons mal isolées et se révèle principalement à l’endroit des isolants. Ces derniers doivent, pour assurer une enveloppe performante, être mis en œuvre de façon continue et sans rupture le long des parois, des plafonds et des sols. Concernant les baies vitrées, les portes et autres ouvertures, la pose de chaque élément doit s’effectuer de telle manière à ne pas laisser de vides sans isolants ni replis sur profilés.