Confort thermique

Mémento technique du bâtiment pour le chargé d’opération de constructions publiques ! Ce document synthétique sur le confort thermique est conçu pour fournir rapidement des informations utiles aux professionnels du secteur. Vous y trouverez des définitions, des descriptions de systèmes, des points de vigilance, un glossaire et une bibliographie. N’hésitez pas à poser des questions si vous en avez besoin !

FAQ

Quels sont les enjeux du confort thermique dans les constructions publiques ?

Les enjeux du confort thermique dans les constructions publiques sont principalement de garantir une température intérieure agréable et constante tout en minimisant la consommation d’énergie. Cela permet de répondre aux besoins des occupants en matière de confort, d’hygiène et de santé, tout en assurant la pérennité du bâtiment et des équipements.

Comment surveiller les points de vigilance pour garantir un confort thermique optimal ?

Pour surveiller les points de vigilance et garantir un confort thermique optimal, il est important de prendre en compte des facteurs tels que l’isolation thermique, la ventilation et le contrôle des systèmes de chauffage et de climatisation. Il est également recommandé de réaliser des points de contrôle rigoureux aux différentes étapes du chantier pour s’assurer que les interfaces entre les lots sont bien conçues et que les déperditions énergétiques dues à la ventilation sont maîtrisées. Enfin, il est conseillé d’utiliser des solutions techniques économes en énergie, telles que la récupération sur air extrait ou la limitation des puissances des ventilateurs.

Quelles sont les références bibliographiques recommandées pour approfondir ses connaissances sur le sujet ?

Les pages fournies ne contiennent pas de références bibliographiques spécifiques. Cependant, pour approfondir ses connaissances sur le confort thermique dans le bâtiment, il peut être utile de consulter des ouvrages spécialisés tels que « Le confort thermique » de Yves Martin et « Confort et domotique » de Jean-Marc Drouet. Il est également recommandé de se référer aux normes et réglementations en vigueur dans le domaine du bâtiment, telles que la RT 2012 en France.

Extrait :

Le confort thermique dans les constructions publiques est un enjeu majeur pour garantir une température intérieure agréable et constante tout en minimisant la consommation d’énergie. Pour surveiller les points de vigilance, il est important de prendre en compte des facteurs tels que l’isolation thermique, la ventilation et le contrôle des systèmes de chauffage et de climatisation. Enfin, pour approfondir ses connaissances sur le sujet, il peut être utile de consulter des ouvrages spécialisés sur le confort thermique dans le bâtiment.

I – LES ENJEUX

Ils s’expriment principalement à travers :

• le confort des occupants en toute saison, c’est-à-dire une ambiance adaptée aux usages prévues dans le bâtiment et permettant de satisfaire le confort d’hiver comme d’été
• l’hygiène et la santé des occupants (par rapport aux besoins en oxygène, à l’élimination des odeurs, fumées et gaz nocifs divers)
• la pérennité du bâtiment et des équipements (par rapport aux problèmes de condensation, de mise hors gel, …)
• l’économie liée aux consommations énergétiques (le poste «chauffage» représente en moyenne 44 % dans les bâtiments autres que d’habitation)
• la préservation de l’environnement, par rapport à l’utilisation de ressources non renouvelables et aux émissions de polluants dans l’atmosphère.

D’autres enjeux peuvent encore être considérés en fonction de l’usage des bâtiments ; le confort pourra par exemple être relié à la notion de productivité dans le secteur tertiaire.

II – LES PHÉNOMÈNES PHYSIQUES EN JEU

Les échanges de chaleur entre le bâtiment et son environnement (comme pour le corps humain avec l’environnement) s’effectuent suivant trois modes :

• le rayonnement : transfert d’un corps à un autre par ondes électromagnétiques, donc sans contact direct.
• la conduction : la chaleur se propage à l’intérieur de la matière (un même corps solide ou un même fluide liquide ou gazeux), de particule à particule.
• la convection : transfert entre l’air et la matière solide résultant du déplacement des particules (de l’air) au niveau de l’interface.

Pour un matériau homogène, on évalue sa résistance thermique R en considérant la conductivité du matériau l et son épaisseur exprimée en mètre :

pour l = 1,15 W/m.K R= e/l = 0,3/1,15=0,26 m2.K/W R exprime la résistance du matériau au passage de la chaleur.

Quelques valeurs de ƛ :

• béton de granulats plein ~ 1,75 W/mK
• béton cellulaire ~ 0,16 à 0,33 W/mK
• brique terre-cuite ~ 1,15 W/mK
• pierre lourde ~ 3 W/mK
• bois ~ 0,12 à 0,23 W/mK
• acier ~ 52 W/mK
• alu ~ 230 W/mK

Pour un mur composé de plusieurs matériaux, la résistance thermique globale est la somme des résistances des différentes épaisseurs à laquelle s’ajoute les résistances d’échanges superficielles internes et externes 1/hi et 1/he (les coefficients hi et he étant dus à la convection respectivement interne et externe, c’est-à-dire de part et d’autre de la paroi).

R = 1/hi+ 1/he + Se/l

En référence à la réglementation (cf § 6), les déperditions d’une paroi sont caractérisées par le coefficient de transmission surfacique U (anciennement K) qui est l’inverse de la résistance thermique

U = 1 / R (W/m2.K)

Ordres de grandeur de U : murs et planchers : U ~ 0,3 à 0,5 W/m2.K

baies : U ~ 3 W/m2.K

Afin d’accroître la résistance thermique d’une paroi, on utilise desisolants thermiques dont le principe est d’emprisonner l’air dans des alvéoles les plus petites possibles pour réduire les mouvements de convection et les transferts par conduction.

Un isolant thermique de qualité est donc un matériau de très faible densité comportant un grand nombre de cellules les plus petites possibles.

Si l’eau vient à remplacer l’air dans les pores d’un matériau, par condensation ou par remontée capillaire par exemple, elle réduit considérablement sa résistance thermique.

Aux phénomènes de transfert de chaleur par conduction, convection et rayonnement participent aussi les phénomènes liés aux changements d’état de l’eau (évaporation, condensation, sublimation). Pour appréhender les risques de condensation dans les bâtiments, on utilise le diagramme psychrométrique, ou diagramme de l’air humide.

Exemple d’application :

Pour une teneur en eau dans l’air donnée (w), si l’air est refroidi en passant du point A (à T1 °C) au point B (à T2 °C), on atteint le «point de rosée» à partir duquel il y a formation de condensation, notamment sur les parois dont la température en surface est inférieure ou égale à T2

Sur ce graphe l’humidité spécifique, c’est-à-dire la teneur en eau (en g par kg d’air) est représentée en fonction de la température de l’air. Des lignes obliques représentent une enthalpie donnée (= quantité de chaleur totale contenue dans la masse), et des courbes indiquent les humidités relatives de l’air (ou degré hygrométrique). La courbe où l’humidité est de 100 % marque la limite au-delà de laquelle on est en présence d’air saturé en humidité et d’eau à l’état liquide (ou solide si T°< 0°C).

Les «points de rosée», à partir desquels apparaît de lacondensation, sont ceux de la courbe où l’humidité relative est de 100 %.

Ce diagramme permet donc de connaître la température des parois à partir de laquelle il y a formation de condensation superficielle (avec une humidité absolue donnée). Trois solutions existent alors pour éviter les condensations : augmenter la température des parois (en isolant), évacuer l’humidité de l’air intérieur par apport d’air neuf, et augmenter la température de l’air intérieur (en chauffant).

Remarques :

• l’air froid peut contenir beaucoup moins d’humidité qu’un air chaud avant d’être saturé.
• la formation de condensation s’accompagne d’un léger dégagement de chaleur.

L’inertie thermique est la capacité d’un matériau à stocker l’énergie, traduite par sa capacité thermique. Plus l’inertie est élevée et plus le matériau restitue des quantités importantes de chaleur (ou de fraîcheur), en décalage par rapport aux variations thermiques extérieures (le matériau mettant plus de temps à s’échauffer ou à se refroidir).

En général, plus un matériau est lourd et plus il a d’inertie.

L’inertie thermique est utilisée en construction pour atténuer les variations de température extérieure, et permet de limiter un refroidissement ou une surchauffe trop importante à l’intérieur. Elle n’est toutefois pas toujours adaptée aux locaux occupés et chauffés de manière intermittente.

Pour bien utiliser l’inertie d’un bâtiment, il faut considérer la vitesse de réponse des matériaux pour transmettre une variation de température, traduite par la diffusivité thermique. En effet, l’inertie permet de tempérer les amplitudes journalières de températures intérieures face aux variations de températures extérieures, ce qui est générateur de confort et d’économie pour les locaux chauffés en permanence.

Quelques ordres de grandeur de diffusivité thermique :

béton ~ 3.10-3 m2/h
béton cellulaire ~ 1,6.10-3 m2/h
pierre ~ 5 à 6.10-3 m2/h
bois ~ 0,5.10-3 m2/h
acier ~ 50.10-3 m2/h
alu ~ 330.10-3 m2/h

Au sommaire

I- LES ENJEUX
II- LES PHÉNOMÈNES PHYSIQUES EN JEU
III- LES PHÉNOMÈNES PHYSIOLOGIQUES EN JEU
IV- NOTIONS ÉLÉMENTAIRES APPLIQUÉES AU BÂTIMENT
V- POINTS DE VIGILANCE
VI- LA RÉGLEMENTATION
VII- GLOSSAIRE
VIII- BIBLIOGRAPHIE