Physique du Bâtiment Caractéristiques thermi -ques dynamiques

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Colette Lefrançois
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1 Déphasage et amortissement Définitions Thermique dynamique Etude thermique dans laquelle les paramètres de calcul sont variables. Par exemple : les températures extérieure (données météorologiques) et intérieure (consignes suivant les différentes pièces du bâtiment) varient suivant les situations. Périodes de calculs dynamiques Une période horaire vaut une heure. Elle est utilisée pour caractériser le comportement d'une paroi d'un local peu occupé comme une salle de réunion par exemple. Une période journalière vaut 2 x 12 h, soit 24 h. Elle est utilisée pour caractériser le comportement d une paroi en mi-saison par exemple, lorsque les amplitudes des variations de température s étalent de manière significative sur cette période. Une période séquentielle vaut 2 x 6 jours. De la même manière, elle permet de caractériser le comportement d'une paroi lors de saison comme l été où les variations de températures sont significatives sur une période plus longue qu une journée. Une période mensuelle vaut 28 jours. Ces périodes sont utilisées pour les calculs de caractérisation du comportement thermique dynamique des parois selon la norme NF ISO : déphasage, facteur d amortissement, épaisseurs ou profondeurs de pénétration (de chaleur), et capacité thermique intérieure. Déphasage - H (heures) Le déphasage, appelé également décalage temporel, représente le temps de réponse entre un pic de chaleur extérieur et celui engendré à l intérieur pour une paroi donnée. Il est donné en heures. A un déphasage d au moins 12 h correspond l effet d un pic de chaleur ressenti en soirée, la chaleur accumulée dans la paroi en journée étant dissipée à l intérieur et à l'extérieur pendant la nuit. Edition du 05/06/ page 1 / 5

2 Facteur d amortissement Le facteur d amortissement du flux de chaleur est un pourcentage correspondant à la proportion de l onde de chaleur extérieure transmise à l intérieur, en fonction d une période de calcul. S il est égal à 70%, cela signifie que 70% de l onde de chaleur extérieure est transmise à l intérieur : plus ce pourcentage est élevé, plus la chaleur pénètre. Bilan : Plus le déphasage est proche de la demi-période de calcul, plus la paroi est performante, elle diffusera la chaleur à la période la plus fraîche de la journée. Plus le facteur d amortissement est faible, plus la paroi est performante en confort d été. Ces deux facteurs sont essentiels pour dimensionner et concevoir les parois opaques afin d en améliorer le confort d été. Edition du 05/06/ page 2 / 5

3 En pratique Un déphasage supérieur à une période de calcul (par ex. 27 h pour une période de 24 h), est purement théorique. Cela signifierait que la paroi est thermiquement surdimensionnée. En France, on cherchera un déphasage de 12 h idéalement en période journalière. Une attention particulière doit être portée sur la toiture en été, les apports solaires étant les plus importants, surtout si celle-ci n est pas ventilée (toiture chaude) et si sa couverture est de couleur sombre. A performance «U» ou «R» égale, avec les mêmes matériaux, mêmes épaisseurs, mais à agencements différents (ex : isolation par l intérieur ou par l extérieur), le déphasage et l amortissement sont différents! Il est vivement conseiller d étudier différents agencements possibles en plus de comparer des parois à matériaux différents. Etude de cas : Comparaison de parois similaires mais avec un agencement de matériaux différent Mur 1 : Frein vapeur Polystyrène expansé Mur 2 : Frein vapeur Polystyrène expansé Seul l emplacement de l isolant change. Intérieur Extérieur Edition du 05/06/ page 3 / 5

4 Résultats : Déphasage en heures Facteur d amortissement en % Mur 1 (ITE) Mur On constate que le mur ITE présente un déphasage plus important et un facteur d amortissement plus faible par rapport au mur 2. Le fait de placer l isolant à l extérieur permet d améliorer le confort d été. L isolant joue son rôle et limite la transmission de l onde de chaleur à l intérieur (conductivité et chaleur massique plus élevées que celles du parpaing creux). Comparaison de deux parois différentes Mur 1 : Ossature bois De l intérieur vers l extérieur : Plaque de gypse de cellulose Lame d air non ventilée avec liteaux OSB OB avec fibres de bois Panneau pare-pluie fibre de bois ép = 4 cm ép = 1.8 cm ép = 22 cm ép = 1.8 cm Total : 29.9 cm Mur 2 : Parpaings creux Frein vapeur (kraft) Laine de roche Intérieur Extérieur Edition du 05/06/ page 4 / 5

5 Résultats : Déphasage en heures Facteur d amortissement en % Mur Mur On constate que le mur ossature bois présente un déphasage plus important et un facteur d amortissement plus faible que le mur en parpaings. Il présente donc de meilleures caractéristiques pour lutter contre la surchauffe en été. Cela s explique car la fibre de bois présente une densité et une chaleur spécifique supérieures à celles de la laine de roche. Densité (sans unité) Chaleur spécifique (J/kg.K) Fibre de bois Laine de roche Nota : La densité est le rapport de la masse volumique du matériau sur la masse volumique de l eau et la chaleur spécifique est la quantité de chaleur nécessaire à un matériau pour chauffer de un degré, un kilogramme de matière. Edition du 05/06/ page 5 / 5

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