Eléments de choix durable

Synthèse des éléments de choix durable

Le tableau ci-dessous synthétise les différents aspects développés dans la partie ‘Eléments du choix durable' pour chaque dispositif. Il a pour objectif d'orienter le choix du concepteur.

Ces données sont cependant à nuancer, car légèrement variables en fonction des cas.

Synthèse des éléments du choix durable concernant la problématique de l'inertie du bâtiment

Aspects techniques

Le rôle des différentes parois

Toutes les parois d'un local ne jouent pas un rôle équivalent vis-à-vis de l'ambiance thermique d'un local.

Pour limiter les risques de surchauffe dus au rayonnement solaire, c'est l'inertie de la dalle de sol , soumise à l'ensoleillement direct, qui aura le plus d'impact. C'est elle qui devra pouvoir absorber ce rayonnement en n'en réémettant que le minimum vers l'ambiance.

Pour profiter au mieux des gains solaires en mi-saison, c'est également la dalle de sol qui jouera le premier rôle, et éventuellement les murs intérieurs recevant une partie du rayonnement pénétrant plus profondément dans le bâtiment qu'en été. En mi-saison et en hiver, l'inertie thermique permet de stocker une partie de la chaleur solaire qui pénètre dans le bâtiment par les fenêtres, pour limiter la demande de chauffage en soirée.

Si l'on met en place une stratégie de ventilation intensive nocturne (confort d'été), toutes les parois pourront jouer un rôle de tampon thermique. C'est pourquoi, dans les bureaux, on plaide souvent pour la suppression des faux plafonds sous les dalles de béton.

Ainsi la masse thermique du béton reste accessible à l'air pour être refroidie pendant la nuit (p.ex. en cas de ventilation nocturne, et durant la journée, le froid accumulé est rayonné vers l'ambiance.

Stockage du rayonnement solaire dans les parois et les planchers

 

Source : Architecture et Climat

Interaction avec les techniques

L'inertie thermique importante du bâtiment peut avoir une influence non négligeable sur le choix et l'efficacité des techniques mises en œuvre. Ainsi, en cas de structure avec une dalle en béton, l'activation du noyau de béton peut être réalisée. Cette technique présente certains avantages (notamment en termes de confort et d'efficacité énergétique), mais également des inconvénients (action lente, régulation individuelle difficilement applicable) dont il faudra tenir compte au moment de la conception.

La régulation est également un point d'attention dans le cadre de systèmes « classiques » de chauffage par le sol dans des bâtiments à forte inertie. Dans ce cas, une bonne régulation de la température intérieure est difficile à réaliser : un déphasage important existe entre le moment où les besoins en chaud diminuent (apports solaires importants) ou augmentent (mise à température du local, par exemple) et le moment où le système émet à la bonne température. Entretemps, un réel inconfort peut être ressenti par les occupants, pouvant être couplé à une consommation finalement inutile. Par exemple, (lors d'une journée froide de mi-saison, un local est mis à température via un chauffage par le sol. Mais en après-midi, le soleil est généreux au travers des vitrages, provoquant un apport de chaleur externe conséquent. Le système de chauffage va se couper mais l'inertie des parois et du chauffage par le sol ajouté à l'apport de chaleur soudain du soleil provoquera une surchauffe.

Voir dossier | Garantir l'efficience des installations de chauffage et ECS (distribution et émission) .

Les techniques mises en place dans un bâtiment à forte inertie doivent donc être bien étudiées, en tenant compte de ce facteur de « lenteur de réaction » inhérent à l'inertie des éléments de construction.

Uponor Contec est un système de stockage actif de la chaleur qui exploite la masse de béton du bâtiment pour uniformiser la température ambiante au moyen d'un réseau de tubes incorporé dans le corps de l'ouvrage. L'eau froide circule dans les tubes noyés dans la couche du plafond, pour empêcher l'élévation de la température provenant du rayonnement solaire et sources de chaleur internes. La température ambiante reste ainsi agréable.

Uponor Contec est un système de stockage actif de la chaleur qui exploite la masse de béton du bâtiment pour uniformiser la température ambiante au moyen d'un réseau de tubes incorporé dans le corps de l'ouvrage. L'eau froide circule dans les tubes noyés dans la couche du plafond, pour empêcher l'élévation de la température provenant du rayonnement solaire et sources de chaleur internes. La température ambiante reste ainsi agréable.

En rénovation : isoler par l'intérieur

En rénovation, la pose d'un isolant intérieur parfois inévitable diminue l'inertie thermique du bâtiment. Cette diminution peut, dans certains cas, entraîner une baisse importante du confort d'été. On pourra limiter cette baisse de confort en optant pour un isolant présentant une capacité thermique importante, relativement aux autres isolants. A ce titre, le liège expansé, les matelas de cellulose et la fibre de bois constituent des options intéressantes (voir également le tableau récapitulatif dans la partie Conception).

En revanche, pour des bâtiments occupés sporadiquement (résidences secondaires, par exemple) ou nécessitant une mise à température très rapide (local associatif), l'isolation par l'intérieur peut s'avérer être un bon choix.

Inertie thermique et toitures vertes ?

Eté comme hiver, les toitures vertes contribuent à la régulation thermique de la toiture. Elles permettent de réduire la demande énergétique du bâtiment et/ou d'augmenter le confort thermique en réduisant la surchauffe dans les locaux qu'elle protège directement.

Dans sa Note d'Information Technique consacrée aux toitures vertes (CSTC, NIT 229,Bruxelles, 2006), le CSTC montre que l'inertie thermique d'une toiture verte de forte épaisseur (toiture intensive, substrat 20 cm et drainage 10 cm) a un effet bénéfique en période hivernale. La température de la membrane reste pratiquement constante. Ceci induit une réduction des consommations énergétiques du bâtiment.

L'impact de la toiture verte sur le risque de surchauffe dans les locaux qu'elle protège directement peut être évalué par un logiciel de simulation thermique dynamique qui prendra en compte l'inertie thermique de la terre.

Inertie thermique et résistance au feu

Dans le cadre des normes incendies, les éléments massifs constituent un élément de choix.

Ainsi les éléments en béton (dalle, maçonnerie), qui présentent par nature une bonne inertie thermique et une densité élevée, résistent très longtemps à des températures élevées ; il en va de même pour la brique. La mise en œuvre de ces matériaux permet de combiner les exigences d'inertie thermique et de résistance au feu, donc une réelle économie de moyens lors de la construction du projet.

Aspects environnementaux

Le choix des matériaux

Les premiers centimètres de matière en contact avec l'ambiance sont les plus importants en matière d'inertie. C'est avec ces premiers centimètres que des échanges thermiques efficaces pourront se créer. Le choix de matériaux permettant une forte inertie thermique relève donc en grande partie du choix des matériaux de revêtements intérieurs.

Le dossier sur le choix durable des revêtements de murs intérieurs et plafonds traite de ceux-ci sous l'angle de l'impact environnemental, de l'énergie grise et de l'impact sur la santé des occupants. Notons simplement ici que :

• L'absence de revêtement sur les matériaux de structure constitue bien sûr une économie de matière. Ceci est la première mesure environnementale qui peut être prise. Du béton ou de la brique peuvent, par exemple, rester apparents.
• Si un revêtement est envisagé, il existe des matériaux massifs sains et intéressants d'un point de vue environnemental : enduits à la chaux, panneaux de plâtre, argile, etc.

Aspects socio-culturels

Confort acoustique

Dans les bâtiments à fort inertie thermique, la question du confort acoustique peut s'avérer problématique. La quantité de matériaux de finition absorbants acoustiquement est en général fort restreinte car on laisse les matériaux massifs apparents et les faux-plafonds sont souvent absents. En l'absence de matériaux absorbants, l'acoustique de locaux tels que bureaux ou salles de réunion peut laisser à désirer. Bien que la présence d'éléments massifs permette en théorie de tirer parti de la « loi de masse », l'atténuation acoustique nécessaire dans ces locaux n'est que difficilement résolue par la présence seule de la masse des matériaux de construction.

La gestion de l'absorption acoustique nécessaire dans certains locaux (bureaux, salles de réunions,…) conduit souvent à l'utilisation d'un faux plafond acoustique. Si celui-ci représente une surface trop importante, il peut réduire fortement l'inertie du plafond. Il y a donc lieu de laisser un vide d'au moins 30 cm entre le plafond et l'élément acoustique, de limiter la surface des îlots acoustiques, voire d'utiliser une autre surface absorbante, comme dans l'exemple ci-dessous :

Absorption acoustique par la face intérieure de la façade en ossature bois (panneau en bois perforé) afin de laisser le plafond libre pour l'inertie thermique

 

Projet Aeropolis II (Batex 040) © Jullie_Willem

Des baffles acoustiques, un mobilier adapté ou des écrans muraux peuvent aussi être mis en place. Confort acoustique et inertie thermique ne sont donc pas incompatibles mais doivent être examinés en parallèle, pour que les solutions apportées satisfassent simultanément à ces deux aspects.

Le confort acoustique est détaillé par ailleurs dans le dossier | Assurer le confort acoustique des bâtiments.

Arbitrage

Construction légère et inertie thermique

La tendance actuelle est d'aller vers des constructions légères, type ossatures bois. Néanmoins, ce type d'ossature, par elle-même, n'offre que peu d'inertie thermique. Le confort d'été pourrait dès lors s'en trouver dégradé. Idéalement, on devrait disposer à la fois d'une importante isolation, facilitée par des façades légères, et d'une masse thermique importante, grâce à une structure intérieure massive.

D'autres façons de créer cette masse sont des chapes sèches, le lestage de caissons de plancher ou des revêtements intérieurs en terre crue par exemple.

Inertie thermique et occupation du bâtiment

On a vu plus haut que l'inertie thermique n'est pas un élément anodin dans la conception d'un bâtiment. Elle a un impact tant au niveau du confort thermique que du confort acoustique ou du choix des techniques.

Pour des bâtiments à occupation continue, l'inertie thermique constitue en général un aspect positif en terme de confort thermique et on essayera dès lors de choisir des matériaux lourds, surtout au niveau de la structure. Les points d'attention dans ce cas-là seront surtout la conception des techniques (choix du système de chauffage, passage des conduites pour maintenir l'accessibilité à la masse thermique), l'acoustique et le choix des matériaux de finition.

Pour des bâtiments à occupation intermittente, l'aspect de la relance du système de chauffage constitue un enjeu important. Une faible inertie permettant une relance rapide vient en contradiction avec le besoin d'inertie pour temporiser les apports de chaleur (soleil ou gains internes). Certains cas de figures ne présentent pas de solution triviale, et les deux scénarios (forte et faible inertie), voire un scénario intermédiaire, doivent être étudiés à l'aide d'une simulation dynamique afin d'évaluer lequel répond globalement le mieux à ces deux problématiques. Voir dossier | Limiter les charges thermiques qui revient dans le détail sur la question des protections solaires et des charges internes.