Le déphasage thermique est une notion importante lorsqu’on parle d’isolation et de confort d’été. Pourtant, ce phénomène reste souvent mal compris. Il joue notamment un rôle essentiel dans les combles et les toitures, particulièrement lors des périodes de fortes chaleurs.
Contrairement à une idée reçue, le déphasage thermique ne correspond pas simplement à la capacité d’un isolant à empêcher la chaleur d’entrer. Il désigne surtout le temps nécessaire à une variation de température pour traverser une paroi.
Plus le déphasage est important, plus la chaleur extérieure met du temps à atteindre l’intérieur du bâtiment.
Qu’est-ce que le déphasage thermique ?
Le déphasage thermique correspond au décalage dans le temps entre le moment où une paroi reçoit une variation de température et celui où cette variation se manifeste sur sa face opposée.
Prenons l’exemple d’une toiture exposée au soleil. En plein été, la température de la couverture peut fortement augmenter au cours de la journée. La chaleur commence alors à se transmettre à travers les différentes couches de la toiture.
Avec une paroi présentant un bon déphasage thermique, cette chaleur met plusieurs heures avant d’atteindre l’intérieur du logement.
Imaginons une toiture avec un déphasage de 10 heures. Une partie de la chaleur reçue par la toiture vers 14 heures peut ainsi atteindre la face intérieure beaucoup plus tard, voire pendant la nuit. Le principe est particulièrement intéressant en été.
Source : Monbatiment.fr / Comprendre le déphasage thermique en isolation.
Pourquoi le déphasage thermique est-il important en été ?
Pendant une période de canicule, la toiture et les murs peuvent accumuler beaucoup de chaleur.
Une mauvaise conception de l’enveloppe du bâtiment peut alors provoquer une augmentation importante de la température intérieure.
Le déphasage permet de retarder l’arrivée du pic de chaleur à l’intérieur du bâtiment.
C’est particulièrement intéressant lorsque les occupants peuvent ventiler le logement pendant la nuit.
Le fonctionnement peut être résumé simplement :
Soleil → toiture → stockage de chaleur → transmission progressive → intérieur
L’objectif est de faire arriver la chaleur avec plusieurs heures de retard.
Si le pic de chaleur extérieur se produit au milieu de l’après-midi, une partie de cette chaleur peut atteindre l’intérieur en soirée ou pendant la nuit.
Dans ce cas, une ventilation nocturne peut contribuer à évacuer les calories accumulées.
Déphasage thermique et isolation : quelle différence ?
Il ne faut pas confondre résistance thermique et déphasage thermique. La résistance thermique, généralement exprimée par la valeur R, indique la capacité d’une paroi à s’opposer au passage de la chaleur.
Plus le R est élevé, plus la paroi est isolante.
Le déphasage fonctionne différemment. Il dépend notamment de la capacité de la paroi à absorber, stocker puis restituer progressivement la chaleur. Une paroi peut donc avoir une excellente résistance thermique tout en présentant un déphasage relativement faible. À l’inverse, certains matériaux possèdent une forte capacité thermique et peuvent contribuer à augmenter le temps nécessaire à la chaleur pour traverser une paroi.
Il faut donc considérer les deux phénomènes ensemble.
Source : Wikipedia
Quels matériaux offrent un bon déphasage thermique ?
Le déphasage thermique dépend de plusieurs caractéristiques physiques des matériaux.
On retrouve notamment :
- la conductivité thermique ;
- la masse volumique ;
- la chaleur spécifique ;
- l’épaisseur de la paroi ;
- la composition de l’ensemble de la paroi ;
- l’ordre des différentes couches.
Les matériaux relativement denses disposent généralement d’une capacité importante à stocker de la chaleur.
C’est notamment le cas de certains matériaux biosourcés ou à forte densité.
La fibre de bois
La fibre de bois est souvent citée lorsqu’on parle de confort thermique estival. Elle associe une résistance thermique intéressante à une capacité thermique élevée. Cela peut donc contribuer à ralentir la progression de la chaleur dans une toiture ou une paroi.
Elle est particulièrement utilisée dans les combles et les toitures.
La ouate de cellulose
La ouate de cellulose possède également une masse volumique intéressante lorsqu’elle est correctement mise en œuvre. Elle peut participer au confort d’été en ralentissant les variations de température.
Elle est fréquemment utilisée pour l’isolation des combles perdus ou des combles aménagés.
La laine de roche
La laine de roche possède une masse volumique supérieure à celle de nombreux isolants légers.
Elle peut donc participer au confort thermique global de la paroi.
Cependant, son comportement ne doit pas être évalué uniquement à partir du matériau. L’épaisseur, la densité et la composition complète de la toiture jouent également un rôle.
Les isolants minces
Les isolants minces sont parfois présentés comme des solutions offrant un excellent déphasage thermique.
Il faut cependant rester prudent.
Le comportement thermique d’un isolant mince dépend fortement de sa conception et surtout des conditions de mise en œuvre. Les performances annoncées ne peuvent pas être comparées directement à celles d’un isolant épais classique sans examiner les caractéristiques techniques de la paroi complète.
Le rôle de la masse thermique
La masse thermique est un élément essentiel dans le comportement d’un bâtiment pendant les périodes chaudes.
Une paroi lourde peut absorber une quantité importante de chaleur avant que sa température intérieure n’augmente fortement.
C’est notamment le cas du béton, de la pierre ou de certaines maçonneries.
Cette capacité à stocker les calories permet de ralentir les variations de température.
Mais là encore, le déphasage ne dépend pas uniquement de la masse.
La conception complète de la paroi reste déterminante.
Le déphasage thermique dans les combles
Les combles sont particulièrement sensibles aux surchauffes estivales. Une toiture exposée au soleil peut recevoir une quantité importante de rayonnement solaire pendant plusieurs heures. La température de la couverture peut alors devenir très élevée.
L’isolation située sous la couverture doit ralentir la transmission de cette chaleur.
Une toiture bien conçue associe donc plusieurs caractéristiques :
- une bonne résistance thermique ;
- une capacité thermique adaptée ;
- une ventilation correcte de la couverture lorsque la conception le prévoit ;
- une protection solaire efficace ;
- une bonne étanchéité à l’air ;
- une conception cohérente de l’ensemble de l’enveloppe.
Le choix de l’isolant ne doit donc jamais être effectué uniquement sur la base du déphasage annoncé.
Peut-on parler de « 12 heures de déphasage » ?
Oui, mais il faut interpréter cette valeur avec prudence.
Le déphasage thermique est généralement calculé dans des conditions déterminées et pour une composition de paroi donnée.
Un isolant ne possède donc pas nécessairement un « déphasage universel » indépendant de son épaisseur et de sa mise en œuvre.
Prenons deux couches du même matériau.
Une couche de 100 mm et une couche de 300 mm n’auront évidemment pas le même comportement thermique.
L’épaisseur influence fortement le temps nécessaire à la chaleur pour traverser la paroi.
Il faut donc regarder le comportement de l’ensemble du complexe constructif.
Déphasage thermique : attention aux raccourcis marketing
Le déphasage thermique est devenu un argument commercial très utilisé.
On peut parfois voir des affirmations présentant un isolant comme capable de garantir une température intérieure agréable pendant une journée entière.
Cette présentation est trop simpliste.
Le confort d’été dépend de nombreux paramètres :
- orientation du bâtiment ;
- surface et orientation des vitrages ;
- protections solaires ;
- ventilation ;
- inertie du bâtiment ;
- isolation de la toiture ;
- isolation des murs ;
- couleur et nature de la couverture ;
- apports internes ;
- température extérieure ;
- comportement des occupants.
Une bonne isolation ne peut donc pas, à elle seule, empêcher un bâtiment de surchauffer.
Le déphasage ne remplace pas la ventilation
C’est un point essentiel.
Même avec une excellente enveloppe thermique, la chaleur peut finir par pénétrer dans le bâtiment.
Le déphasage permet surtout de retarder cette arrivée.
Il faut ensuite pouvoir évacuer les calories.
La ventilation nocturne constitue donc un complément particulièrement intéressant en période chaude.
Lorsque la température extérieure devient inférieure à celle de l’intérieur, l’ouverture des fenêtres ou l’utilisation d’une ventilation adaptée peut permettre de refroidir progressivement le bâtiment.
Le bâtiment peut alors profiter du déphasage pour absorber une partie des apports pendant la journée et de la ventilation pour évacuer la chaleur pendant la nuit.
Le déphasage thermique est-il utile en hiver ?
Le déphasage thermique est principalement mis en avant pour le confort d’été, mais la dynamique thermique des parois concerne également la période hivernale.
En hiver, les variations de température extérieure sont généralement moins problématiques que les fortes sollicitations solaires estivales.
Pour limiter les consommations de chauffage, la priorité reste généralement donnée à une enveloppe performante présentant une résistance thermique adaptée.
Le déphasage ne doit donc pas être considéré comme le principal indicateur de performance énergétique d’un bâtiment.
Comment améliorer le confort d’été d’une maison ?
Pour obtenir un bâtiment confortable pendant les fortes chaleurs, il est préférable de raisonner globalement.
Une bonne stratégie peut associer :
1. Une isolation performante
Une isolation correctement dimensionnée limite les transferts de chaleur.
2. Une toiture adaptée
La toiture représente une zone particulièrement exposée au rayonnement solaire.
3. Des protections solaires
Les volets, stores, brise-soleil et protections extérieures permettent de limiter les apports solaires avant qu’ils ne pénètrent dans le bâtiment.
4. Une bonne inertie thermique
Les matériaux capables de stocker de la chaleur peuvent contribuer à limiter les variations rapides de température.
5. Une ventilation nocturne
Elle permet d’évacuer les calories accumulées pendant la journée lorsque les conditions extérieures sont favorables.
6. Une conception adaptée aux orientations
L’orientation des vitrages et la gestion des apports solaires jouent un rôle majeur dans le confort d’été.
Déphasage thermique : ce qu’il faut retenir
Le déphasage thermique représente donc le temps nécessaire à une variation de température pour traverser une paroi.
Il constitue un élément intéressant pour améliorer le confort d’été, notamment dans les combles et les toitures fortement exposées au soleil.
Cependant, il ne faut pas le confondre avec la résistance thermique.
La résistance thermique limite les transferts de chaleur, tandis que le déphasage traduit principalement la manière dont la paroi retarde la transmission des variations thermiques.
Pour obtenir un bâtiment confortable en été, il faut raisonner sur l’ensemble de l’enveloppe : isolation, inertie, vitrages, protections solaires, ventilation et orientation.
Un bon déphasage thermique est donc un atout, mais ce n’est pas une solution miracle contre la surchauffe.
La meilleure approche consiste à associer une isolation performante à une conception globale du bâtiment adaptée au climat et à son exposition.
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