Pourquoi en été sous les toits il fait trop chaud ? A cause d’un mauvais déphasage thermique!

L’isolation thermique revêt une importance capitale lors de la conception ainsi que de la rénovation d’un édifice, et cela s’applique tout particulièrement dans le monde des bâtiments. En effet, en plus de réduire drastiquement les coûts de chauffage, elle permet de prévenir les problèmes de surchauffe au sein de l’habitat, créant ainsi un environnement des plus agréables pour les résidents.

Cependant, pour garantir une installation véritablement performante, il est crucial de tenir compte du concept de déphasage thermique lors de la sélection des matériaux isolants.

En adoptant le déphasage thermique comme indicateur essentiel, nous avons la capacité non seulement d’améliorer le confort thermique des constructions, mais également d’optimiser leur rendement énergétique. Pour entamer cette démarche, il convient de tout d’abord approfondir notre compréhension du déphasage thermique et de son influence sur notre bien-être au quotidien.

Qu’est-ce que le déphasage thermique ?

Le déphasage thermique se réfère à la capacité d’un matériau à gérer les transferts de chaleur par rayonnement.

En d’autres termes, il représente le laps de temps nécessaire à la chaleur pour traverser le matériau isolant avant de se diffuser à l’intérieur de l’habitat.

À titre d’exemple, un déphasage thermique de 6 heures signifie que le pic de chaleur prendra 6 heures pour pénétrer à l’intérieur de la paroi.

Cet indicateur joue un rôle essentiel, car c’est le déphasage thermique qui garantit votre confort pendant l’été en maintenant une température agréable à l’intérieur de votre domicile, particulièrement lors de fluctuations de chaleur importantes.

Plus le déphasage est élevé, plus l’isolation atténue les variations de température dans l’habitat. Idéalement, le déphasage visé est de 12 heures.

La chaleur, considérablement atténuée, entre dans la résidence lorsque les températures extérieures sont fraîches et qu’il est possible d’aérer les pièces.

Voici la formule allégé permettant de calculer le déphasage thermique:

Déphasage exprimé en Heure = (1,38 x e) / √D

Le déphasage thermique est un paramètre systématiquement mentionné dans la fiche technique des matériaux isolants. Le calcul de cet indicateur repose sur plusieurs facteurs :

L’épaisseur (e) en mètre
La densité (kg/m3)
La conductivité thermique (W/m.°C)
La chaleur spécifique (Wh/kg.°C)
La diffusivité (D)

Voici la formule complète pour les experts:

$Déphasage thermique (h) = 4 \times π \times k d ^{2} \times ρ \times c \times l n ( e )$

$d$ : épaisseur du matériau isolant (en mètres)
: densité du matériau isolant (en kg/m³)
: chaleur spécifique du matériau isolant (en J/kg·°C)
: coefficient d’effusivité du matériau isolant (en √(s·m²/°C))
: conductivité thermique du matériau isolant (en W/m·°C)
: fonction logarithme népérien (base e)
: constante pi (environ 3.14159)

L’importance du déphasage thermique dans les isolants biosourcés et reçyclable

Le déphasage thermique joue un rôle fondamental pour obtenir une isolation thermique de qualité. C’est notamment grâce à cet indicateur que les isolants biosourcés démontrent d’excellentes performances thermiques.

Ainsi, les isolants naturels souples ou rigides (utilisés pour l’isolation des façades et le sarking) incluent :

La fibre de bois (Isonat Plus 55 flex, Duoprotect) : véritable vedette de l’isolation thermique, elle est utilisée à l’extérieur (isolation des façades, sarking) et à l’intérieur (doublage des murs). Cet isolant biosourcé affiche un excellent déphasage thermique. Sa densité varie entre 40 et 180 kg/m3 en panneau rigide, notamment pour l’isolation de la toiture. En plus d’être écologique, la fibre de bois agit positivement sur l’isolation acoustique de l’édifice.
Des panneaux souples en coton et fibres végétales biosourcées, tels que le panneau isolant Isovegetal fabriqué à partir de coton recyclé, associé au jute et au lin. Ce matériau écologique est idéal en doublage sur ossature bois ou métallique grâce à sa flexibilité. Il est utilisé dans les combles aménagés, l’isolation extérieure, sur les maisons à ossature bois, etc. Il constitue un excellent compromis en termes de déphasage, de souplesse et de coût.
La laine de coton mélangée, notamment le Cotonwool, qui offre une alternative véritable à la laine minérale. Elle est employée pour le doublage intérieur des murs dans la construction neuve et la rénovation énergétique.
La ouate de cellulose, avec l’isolant thermo-acoustique Univercell+, adaptée au soufflage dans les combles perdus, à l’insufflation des caissons de murs ou de toiture, au flocage humide des murs, etc.
La laine de mouton, un matériau naturel en vrac et écologique, adapté à l’isolation de toiture en raison de sa légèreté et de sa facilité de manipulation.
La bille de graphite, avec l’isolant en vrac de la marque Billegraphite, c’est un matériau expansé à la vapeur d’eau fabriqué en Auvergne, 100% recyclable, sa fabrication est composé d’un plastifiant qui provient en partie de bouteille plastique recerclé et le graphite (carbonne) et lui aussi récupéré, le produit est utilisable dans toutes les lames d’air du bâtiment, il ne contient pas de poussières, il est insensible à l’eau, ne peut pas se tasser dans le temps. Il peut en sous toiture se mixer avec la laine de bois ou végétal pour mixer les performance et ainsi diminuer l’épaisseur total (voir video)

L’isolation écologique comprend également des matériaux recyclés, à l’image de l’Isopol’R, fabriqué à partir de fibres de polyester recyclées. Ce matériau recyclable, léger, non toxique et à faible empreinte carbone, convient parfaitement aux projets de rénovation énergétique.

Voici la synthèse rapide des matériaux isolants offrant un déphasage thermique considérable :

L’influence de la densité et de l’épaisseur dans le déphasage thermique des matériaux isolants

La densité et l’épaisseur du matériau isolant sont des facteurs cruciaux pour maximiser le déphasage thermique. La densité du matériau a un impact direct sur sa capacité à stocker et à ralentir la propagation de la chaleur. En effet, plus un matériau est dense, meilleur est son déphasage thermique.

Pour illustrer, le liège expansé présente une efficacité accrue face à la chaleur en raison de sa densité de 120 kg/m3, comparativement au polystyrène expansé qui affiche une densité d’environ 35 kg/m3.

De même, l’épaisseur de l’isolant influe sur le temps nécessaire à la chaleur pour le traverser. Une épaisseur plus importante permet de retarder le transfert de chaleur.

Il est important de noter que la densité et l’épaisseur doivent être équilibrées en fonction des exigences spécifiques du bâtiment. Cela permet d’éviter des dépenses superflues et une charge structurelle excessive. À l’inverse, une densité et une épaisseur insuffisantes réduisent l’efficacité de l’isolation thermique.

Les avantages d’un déphasage thermique efficace

Contrairement aux isolants traditionnels en laine de verre qui émettent des composés organiques volatils (COV) dans l’air intérieur au fil du temps, les isolants biosourcés n’ont pas cet effet toxique en vieillissant.

Réduction de l’empreinte carbone : Un bon déphasage thermique contribue à la diminution des émissions de gaz à effet de serre et à la réduction de l’empreinte carbone du bâtiment. Cela favorise le développement durable et la préservation de l’environnement.
Maintien d’une température intérieure agréable sur une période prolongée : Les isolants naturels ont la capacité d’atténuer la libération de chaleur à l’intérieur de l’habitation. Ils stockent la chaleur pendant la journée et la libèrent lentement pendant la nuit.
Diminution de la consommation d’énergie pour les systèmes de climatisation et de refroidissement.
Amélioration globale de l’efficacité énergétique du bâtiment, ce qui entraîne une maîtrise et une réduction des besoins en électricité.
Réduction des risques de surchauffe estivale à l’intérieur de la maison : Le déphasage thermique retarde le transfert de chaleur dans le bâtiment, évitant ainsi les pics de température et maintenant une atmosphère confortable de manière continue.

En combinant ces avantages, un déphasage thermique efficace offre un meilleur confort thermique, des économies d’énergie et une empreinte environnementale minimale.

C’est pourquoi le choix d’un isolant thermique pour un bâtiment doit tenir compte de cet indicateur de performance central.