Le confort dans l’habitat

Le confort thermique

Définition

Le confort thermique est défini comme un état de satisfaction du corps vis-à-vis de l’environnement thermique.
Celui-ci est variable et propre à chacun (en fonction de son métabolisme, de son activité et de ses vêtements) pouvant occasionner des différences de ressenti. Pour atteindre ce confort, il ne faut avoir, ni trop chaud, ni trop froid et ne pas éprouver de sensation de moiteur

On caractérise en général le confort avec 5 critères:
– la température ambiante
– l’humidité relative de l’air
– la vitesse de l’air
– l’activité et l’habillement
– le rayonnement des parois

Les modes d’échanges thermiques entre le corps et l’environnement

On en dénombre 3:

La conduction

La conduction thermique exprime les flux de chaleur qui se passent dans un corps (solide) qui se propage, de proche en proche, au sein d’un même matériau ou entre 2 milieux en contact, sans déplacement de matière (un casserole chauffée par une flamme ou par une résistance)

La convection

Celle-ci se fait au niveau de fluides (liquide ou gaz) qui produit une élévation du fluide suite à échauffement (en devenant plus léger) et qui va redescendre en refroidissant (en redevenant plus lourd).

Le rayonnement

Le rayonnement thermique est un rayonnement électromagnétique. On l’associe souvent avec les rayons infrarouge, car cette partie de spectre est majoritaire dans les échanges thermiques.

Quelle que soit sa température, un corps émet un rayonnement, plus ou moins intense en fonction de sa température. Ce rayonnement peut se faire dans le vide ou à travers des matériaux transparents (ne fonctionne pas dans un corps opaque).

Les facteurs de confort thermique

La température de l’air

Le température de l’air est le premier facteur intervenant dans le confort thermique.
La température adaptée dépend de l’activité, du moment de la journée, et de nos préférences personnelles. On essaye autant que possible d’éviter les écarts de température importants dans le temps (jour et nuit, saisons, etc…)
On peut influer directement sur celle-ci par : l’isolation, , l’inertie, le choix des revêtements et le système de chauffage. On essaye d’éviter la stratification des températures (différentes températures en fonction de la hauteur de prise de celle-ci), car il peut en résulter une sensation d’inconfort.

La température des parois

Celle-ci influe directement sur le ressenti. En effet, dans une ambiance à une température idéale mais avec une paroi à une température beaucoup plus froide, cela entraîne un inconfort.

L’exemple le plus flagrant est une fenêtre (qu’elle soit simple, double ou triple vitrage) est couramment appelée une paroi froide, car bien souvent, celle-ci est plus déperditive que le mur et donc sa température de contact sera beaucoup plus faible. Ce qui fait qu’en hiver, on a une sensation de froid si on se tient à proximité d’une fenêtre.

Mais cela peut être le cas pour à peu près toutes les parois (sol, mur, fenêtre, porte…) tant qu’elles sont beaucoup plus froides que l’air ambiant.

L’humidité relative

L’humidité relative de l’air représente la contenance en eau de celui-ci.
Elle s’exprime en pourcentage, 100% étant le point de rosée, c’est à dire le moment où l’air condense. Au dessus de cette valeur (c’est possible), nous sommes dans le cas du brouillard.
Un air à 50% HR (humidité relative) ne représentera pas la même contenance en eau pour un air à 20°C et un à 0°C.
Un air trop humide sera inconfortable. L’humidité relative conseillée se situe entre 30 et 70% (et les systèmes de ventilation hygroréglable modulent leur débit entre 40 et 60%. A 40% et en dessous, ils laissent passer le débit minimum qu’ils permettent, à 60% et plus, c’est le maximum)

Les courants d’air

Même si ceux-ci sont agréables en été (ils nous rafraîchissent), ils sont inconfortables en hiver.
Il faut donc veiller à limiter au maximum les infiltrations d’air (tout en ayant une ventilation de son logement pour avoir un bon renouvellement de l’air hygiénique) et placer les ouvertures de manière à pouvoir créer un courant d’air en été.

Les fonctions hygrothermiques d’une maison

L’isolation

Le rôle de l’isolation est de limiter au maximum les flux de chaleur de l’ambiance chaude à l’ambiance froide qui se font à travers toutes les parois. En hiver de l’intérieur vers l’extérieur et l’été de l’extérieur vers l’intérieur

Les principales déperditions thermiques d’une maison

On peut les ranger en 3 catégories différentes:
– Les déperditions surfaciques, qui se font à travers les parois opaques ou vitrées (elles peuvent représenter jusqu’à 60% des déperditions totales)
– Les déperditions par ponts thermiques, qui se font aux jonctions des parois entre elles (entre murs et plancher, mur et dalle basse, mur et toiture, parois verticales entre elles, en angle. Elle peuvent représenter jusqu’à 25 % des déperditions totales)
-Les déperditions par renouvellement d’air, qui sont liées à la ventilation et aux infiltrations d’air.

Les ponts thermiques

Les lois physiques nous ont apprises qu’un échange ou un déplacement est fainéant, il ira toujours au plus facile. Les ponts thermiques sont des points singuliers au niveau de paroi ou de l’isolation qui laissent passer plus facilement la chaleur. Dans l’idéal, il faudrait que l’isolation soit constante et continue, mais c’est impossible (il y aura toujours des singularités, je pourrais éventuellement traiter ce point dans un autre article, si j’ai des commentaires le demandant). Aussi, fait-on en sorte de les limiter au maximum, mais ça n’est pas toujours possible.

Plus l’isolation est importante, plus le traitement des ponts thermiques est important. En effet, il n’est que de peu d’effet, d’isoler de façon importante, si on laisse quand même passer une grande partie de la chaleur, par les ponts thermiques.
De plus, les ponts thermiques, s’il ne sont pas convenablement traités peuvent être sources de condensation (rendant inefficace l’isolation, dans certains cas), ce qui peut s’avérer délétère pour l’isolant et le bâti.

L’isolation par l’intérieur des murs est le cas le plus typique. On a de multiples interruptions de l’isolation créant ainsi des ponts thermiques plus prononcés (dans le cas d’une isolation par l’extérieur, ceux-ci sont toujours présent, mais beaucoup plus faibles). Il est donc plus intéressant, au niveau des ponts thermiques, de faire une isolation par l’extérieur.

Néanmoins chaque solution a ses avantages et ses inconvénients:
– isolation par l’extérieur:
. Avantages:
– comportement se rapprochant du bâti ancien (grande inertie)
– n’enlève rien à la surface habitable d’un logement
. Inconvénients :
– Est facturé en général plus cher
– Doit être fait en une seule fois (coût de travaux important en un coup)
– isolation par l’intérieur :
. Avantages:
– peut être fait au fur et à mesure, pièce par pièce (coût pouvant être étalé dans le temps)
– isolants moins cher, en général
. Inconvénients:
– comportement se rapprochant des bâtiments modernes (faible inertie), avec montée rapide en chauffe
– réduction de la surface habitable
– ponts thermiques plus importants et donc isolation moins efficace.

Un autre exemple est celui des menuiseries extérieures. Un traitement des ponts thermiques avec un retour d’isolant est nécessaire pour avoir l’efficacité maximale d’une fenêtre en double ou triple vitrage, par exemple.

Dans le cas d’une paroi à ossature bois, le bois qui compose la structure de la paroi est beaucoup moins isolant que l’isolant qui la compose en majorité. Il faut donc veiller à traiter les ponts thermiques pour les limiter (en général, on croise les isolants pour réduire au maximum les ponts thermiques).

L’étanchéité à l’air

L’isolation thermique consiste en la présence d’une multitude de petites poches d’air immobiles. Si l’étanchéité à l’air n’est pas bonne, l’air pourra se déplacer, perdant ainsi son facteur isolant (exemple : un gros pull en laine que nous portons par grand vent.).

Comme le montre l’exemple situé juste au dessus, une interruption de 1mm pour 1m² d’isolant de 14cm d’épaisseur divise par 4,8 l’efficacité de l’isolant (sans compter la migration de vapeur d’eau rendue possible par cet espace). Cet exemple montre le soin, tout particulier, qu’il faut apporter à la mise en œuvre des matériaux.

Le chauffage

Chauffage par convection ou rayonnement ?

Le chauffage peut se faire par convection ou rayonnement. Le chauffage par rayonnement permettra d’avoir une chaleur plus diffuse qu’un convecteur qui créera une stratification des températures, comme le montre les illustrations ci-dessous.

Par ailleurs, comme le montre l’illustration ci-dessous, le chauffage rayonnant permet également de réchauffer les parois, ce qui permet d’avoir une sensation de confort accrue , à température équivalente.

L’impact des parois chaudes et des parois froides.

On commence à ressentir la différence entre la température d’une paroi chaude et l’ambiance, à partir de 4°C. Plus cet écart augmente, plus le ressenti sera important. C’est pourquoi un chauffage par rayonnement (qui réchauffe également les murs) apporte un meilleur confort qu’un convecteur réchauffant seulement l’air.

L’inertie

Les matériaux lourds ( béton, pierre, brique,etc…)procurent une certaine inertie thermique à l’habitation. Celle-ci va permettre de réguler et homogénéiser les températures, au sein de l’habitat, tout au long de l’année, accroissant ainsi le confort. C’est ce qui avait déjà été traité dans un article précédent et qu’on appelle le déphasage (retardement de la montée ou de la baisse des températures liées à l’extérieur).

Pour que cette inertie soit efficace, il faut qu’elle soit placée à l’intérieur de l’isolant (sinon, on perd tout l’intérêt de cette masse thermique).

Principe de fonctionnement du poêle de masse

Le poêle de masse est un système de chauffage à forte inertie. La chaleur est stockée en raison des matériaux lourds qui la composent et permet de restituer la chaleur par rayonnement, pendant jusqu’à 11h.

Il nécessite une grande quantité de chaleur pour le faire monter en température. Par contre, une fois celui-ci chaud, il faut une quantité d’énergie faible pour maintenir la maison à température. Donc le poêle restitue la chaleur tout au long de la journée, même après qu’il n’y ait plus de combustible

Le confort phonique

Propagation des sons

La propagation des sons peut se faire par voie aérienne (bruits aériens) ou par voie solidienne (bruits d’impacts ou solidiens)

L’isolation acoustique

Les bruits aériens et solidiens se traitent différemment, en terme d’isolation. Pour les bruits aériens, il faut des parois épaisses et lourdes, alors que pour les bruits solidiens, il faut des matériaux souples et absorbant. Donc pour traiter ces 2 bruits, il convient de combiner des matériaux à la fois rigides et souples.
Pour ce faire, on appelle ce type de traitement le masse-ressort-masse. Ce principe permet de traiter les 2 types de bruits et ce, des 2 côtés de la paroi.

L’efficacité de ce système repose sur quelques principes:
– la loi de la masse : pour atténuer, les sons, il vaudra mieux jouer sur la masse (bruits aériens) plutôt que l’isolant (bruits solidiens). Pour exemple, mieux vaut doubler les plaques de placo qu’augmenter l’épaisseur d’isolant.
– la désolidarisation : C’est en séparant 2 éléments de masse qu’on obtiendra le meilleur résultat, tout élément fixe traversant l’isolant, sera un pont phonique et réduira drastiquement l’efficacité de l’isolation phonique.
– la cohésion : il faudra faire attention à ne pas avoir d’élément traversant le complexe sera un point faible par lequel passera le bruit (exemple, mettre un isolant autour d’une canalisation

Exemple du système masse-ressort-masse

– Application de la loi de masse: Le parquet et le fermacell jouent ce rôle.
– Application de la désolidarisation : les bande résilientes en isolation de jute sur les solives
– Application de la cohésion : On peut combler les espaces entre les solives par un isolant, ou du sable.