La chaleur ne disparaît jamais et circule en permanence d’un corps à l’autre, quittant l’un pour l’autre, et toujours du chaud vers le froid. Ainsi, quand deux corps se rencontrent ou deux matériaux de températures différentes sont mis en présence, le plus chaud des deux cède des calories à l’autre, plus ou moins rapidement selon leur nature respective. Rien ne se perd, tout se transfère. L’un se réchauffe au détriment de l’autre qui se refroidit. Ces échanges thermiques s’effectuent grâce à quatre mécanismes 1) la conduction 2) le rayonnement 3) la convection 4) l’évaporation.
Selon les situations, le corps cède ou absorbe les calories. La conduction s’effectue par contact, c’est la main qui se réchauffe contre un bol chaud ou le pied qui se refroidit sur un sol froid. Le rayonnement s’effectue sans contact, c’est la chaleur ressentie devant un feu de bois ou le froid à proximité de la paroi froide d’une fenêtre. La convection repose sur un échange entre le corps et l’air qui l’entoure, proportionnel à leur différence de température et à la vitesse des mouvements de l’air, c’est la chaleur fournie par un radiateur soufflant ou le froid provoqué par un courant d’air. Puis l’évaporation repose sur la nécessaire consommation d’énergie d’un liquide pour passer à l’état de vapeur, c’est la fraicheur ressentie grâce aux brumisateurs et aussi la transpiration qui permet au corps de maintenir sa température – son évaporation s’effectue grâce à l’énergie nécessaire puisée dans l’organisme ainsi refroidi.
S’ajoute à tout çà notre propre sensibilité propre, certains souffrant de la chaleur ou du froid quand d’autres s’y accommodent. On considère que la température ressentie est une moyenne entre la température ambiante et celles des parois – murs, fenêtres, sol – ainsi malgré une température ambiante de 22°C, si celle des parois n’est que de 15°C, la température réellement ressentie ne sera que de 18,5°C. Si l’on sait qu’un écart de seulement 2° à 3° C entre la température ambiante et celle des parois suffit à générer un inconfort et que le rayonnement est plus efficace en termes d’échanges thermiques que la convection, on comprend alors qu’il est toujours préférable de privilégier la température des parois.
L’humidité joue enfin un rôle essentiel vis-à-vis du confort thermique car si la zone de confort thermique se situe entre 30% et 70%, plus l’air est humide, plus les mouvements d’air sont ressentis, l’eau étant meilleur conducteur que l’air. N’étant pas considérée comme un polluant à proprement parler, l’humidité en excès favorise néanmoins la dégradation des matériaux et la prolifération de micro-organismes comme les bactéries, les virus, les moisissures et les insectes.
L’inertie des matériaux correspond à leur capacité à emmagasiner de la chaleur. Plus elle est importante, plus le matériau est capable de stocker puis de restituer de grandes quantités de chaleur, plus il est long à se réchauffer ou à se refroidir car l’inertie est indissociable de la lenteur.
Un mur de pierre exposé au Sud est une parfaite démonstration d’inertie. Le matériau est d’abord chauffé par le soleil, sa nature le rendant capable d’emmagasiner la chaleur, sa température s’élève doucement. Intervient alors la conduction, car si l’une des faces du matériau est exposée au rayonnement, l’autre ne l’est pas. La chaleur entreprend alors une migration au cœur du matériau, de la face la plus chaude vers la face la plus froide. Tant que la source de chaleur n’est pas interrompue, la chaleur migre jusqu’à atteindre la face opposée du matériau d’où elle pourra rayonner. Quand la source de chaleur s’interrompt, c’est le cas quand la nuit tombe, la face chaude du matériau est confrontée à une baisse de température extérieure, une grande partie de la chaleur emmagasinée amorce alors un demi-tour (transfert toujours du chaud vers le froid) provoquant alors un rayonnement de chaleur du matériau sur sa face désormais confrontée à l’abaissement de température. C’est ainsi qu’un mur de pierre rayonne de chaleur le soir après avoir été exposé au soleil toute la journée.
L’inertie des matériaux amortit les variations de température. En période d’été, la masse importante de murs à forte inertie permet d’emmagasiner la chaleur du soleil le temps que la température extérieure s’abaisse à nouveau avec la tombée de la nuit. La chaleur n’ayant pas le temps d’atteindre l’intérieur, c’est ainsi que les maisons anciennes restent fraiches au cœur de l’été. A l’opposé, les constructions neuves ne disposent d’aucune inertie et ne peuvent compter que sur leur isolation pour se préserver des élévations de températures estivales.
Les matériaux à forte inertie pour créer des parois lourdes exposées au rayonnement direct sont la pierre, le béton, la terre crue, la brique. D’inertie plus moyenne, le béton cellulaire ou les briques plâtrières. Autant que possible, il est utile de veiller à ce qu’au moins 50% des parois d’une pièce disposent d’une bonne inertie.
Egalement quand le rayonnement solaire atteint une surface, une partie est absorbée et une autre réfléchie, la part réfléchie étant fonction de l’albédo du matériau c’est-à-dire de sa capacité de réflexion. Celle-ci dépend surtout de la couleur, le noir ne réfléchissant rien quand le blanc réfléchit tout. Pour réduire le réchauffement direct d’un bâtiment, il est donc intéressant d’augmenter la part réfléchie pour réduire celle de la chaleur absorbée, c’est pour cette raison que les maisons Méditerranéennes s’enveloppent de chaux blanche.
Une solution consiste aussi à la végétalisation des sols. En effet, un sol foncé emmagasine la chaleur mais la restitue le soir venu par rayonnement, nuisant ainsi au rafraichissement nocturne indispensable en été. Un sol végétalisé dont l’albédo est faible et le rayonnement nocturne réduit par son évapotranspiration permet une différence de plus de 10° C entre un bitume et un sol couvert d’herbes soumis au même ensoleillement.
Il est aussi habituel de qualifier les matériaux de chaud ou froid selon la température ressentie à leur contact. Ainsi pour augmenter leur propre température de 5°C, il faut au liège 10 minutes, 1H20 au bois tendre et 5H30 au carrelage. Cette caractéristique explique entre autres son omniprésence dans les pays chauds habillant sols et murs pour offrir une sensation de fraicheur appréciable.
Exemple d’un produit innovant (entreprises situées dans le Finistère en Bretagne, en Bourgogne près de Besançon et sur Paris) :
https://www.coolroof-france.com/
Peinture anti-chaleur, il fallait y penser, la bonne idée pour rafraichir les toits des bâtiments dans les villes à partir d’un produit sain et naturel, la coquille d’huitre pour faire baisser la température. Le principe de cette peinture thermo-réflective est de renvoyer massivement les infrarouges vers l’extérieur et d’éviter une montée en température de la couche de toiture extérieure. À partir de là, c’est moins d’énergie absorbée et moins de chaleur qui rentre dans le bâtiment.
https://www.vieille-materiaux.com/fr/murs-de-facade-en-blocs-de-chanvre-biosys
Murs de façade en blocs de chanvre
En hiver, quand vous chauffez, les murs stockent de la chaleur comme une éponge puis vous la restitue.
- Si vos murs font office de réservoir de chaleur, vous chauffez moins.
- Si vous chauffez moins, vous payez moins.
En été, il y a des grosses variations de températures à l’extérieur. Si les murs stockent la chaleur jusqu’au soir, la température intérieure reste stable et vous évitez les surchauffes.
- Si la température intérieure est agréable, vous n’avez pas besoin de climatiser.
- Si vous n’avez pas besoin de climatiser, vous payez moins.
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