2.1 Expérience en France :
Pour connaître avec précision l’impact de l’inertie thermique sur le confort d’été, le C.S.T.B a récemment mené à la demande de CIMBéton une étude consacrée à ce sujet.6
L’étude effectuée a été réalisée à l’aide du logiciel de calcul de thermique d’été pour les bâtiments résidentiels du CSTB : « COMET ». La méthode associée au logiciel suit la procédure de validation du projet de norme européen du TC89 WG6 sur les performances thermiques des bâtiments en été sans système de ventilation.
L’étude traite un éventail de situations pour la France métropolitaine et porte sur des catégories de bâtiments résidentiels qui sont validés au niveau de la future réglementation thermique. Elle prend en compte :
Quatre types d’habitations : deux logements collectifs et deux maisons individuelles, dont on fait varier l’orientation, la protection solaire et l’exposition au bruit ;
Cinq types de structure de construction conduisant à tester ces bâtiments pour cinq
inerties thermiques : très faible, faible, moyenne, forte et très forte, deux zones climatiques, Nord et Sud de la France.
-Il ressort de cette étude un ensemble d’informations :
A travers deux scénarios différents de l’étude, la Fig.3.1 ci-dessous montre l’impact de l’inertie d’un bâtiment considéré sur l’évolution journalière de la température opérative
comparée à la température extérieure. La lecture des courbes met en évidence que plus l’inertie du bâtiment est importante, plus la température opérative maximale et la variation de température sont faibles.
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:
La Fig3.2 .ci-dessous montre la moyenne des températures opératives maximales
atteintes sur l’ensemble de l’étude ainsi que la moyenne des variations de température opérative considérée comme seuil d’inconfort, la température de 27°C est visualisée. Le schéma met en évidence qu’une inertie forte ou très forte des habitations est favorable au confort d’été, qu’il s’agisse des températures maximales atteintes ou des variations de température jour/nuit. L’étude montre aussi que la fréquence de dépassement du seuil de 27°C pour la température opérative est d’autant plus importante que l’inertie thermique est faible.
2.2 Expérience en Australie (climat chaud et humide) :
Schématisée selon Lié bard et De Herde, la Fig3.4 : expose le travail d’un ensemble de simulations développées par Szokolay visant à déterminer s’il est plus intéressant, sous un climat
Figure3.1 : exemple d’évolution de la température opérative pour un logement collectif (a) et une maison individuelle(b)
(Source : C.S.T.B.2004)
Figure 3.2 : moyenne des températures opératives maximales (Source : C.S.T. B2004)
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chaud et humide comme celui des côtes du Nord de l’Australie, d’opter pour une construction légère ou massive. Les calculs cherchent à mettre en évidence les périodes et la fréquence des surchauffes sous un tel climat. L’intérêt de la simulation réside dans la possibilité de comparer plusieurs variantes, les paramètres choisis sont :
- le coefficient d’absorption du toit (0.2 ; 0.5 ; 0.8). - le taux de ventilation (1ou 10 renouvellements).
- la nature des planchers (en bois ; en béton recouvert de céramique ou en béton recouvert de tapis) .
- la nature des murs (structure bois isolé ou pas, par 50mm de laine minérale ; brique et enduit isolé ou pas ; par l’intérieur ; brique et enduit isolé ou pas ; par l’extérieur ; mur creux ou pas).
- la nature des toitures (en métal incliné à 10° ou en tuiles inclinées à 20° et avec ou sans isolation de 100mm de laine minérale).
- l’exposition de la fenêtre.
La combinaison de ces variantes donne 2268 résultats possibles. La Fig. illustre les résultats de calcul pour une variante légère et une variante massive selon le taux de ventilation et la présence ou l’absence d’ombrage. Sur l’axe vertical on peut lire les degrés heures (Kh). La construction massive présente des degrés heures les plus inférieures le cas où elle est ombragée et avec un taux de ventilation de 10 h-¹. Mais si elle est ensoleillée et si le taux de ventilation est de 1 h-¹, les degrés heures qu’elle présente dépasse près du double son cas si elle est ensoleillée et dépasse même la construction légère.
Figure 3.3 : schéma combinatoire du calcul de la simulation thermique (Source :Lie bard de Herde,1996)
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2.3 Expérience au Jaipur, en Inde (climat chaud et sec) :
Cette expérience montre aussi que la masse thermique et la ventilation naturelle sont de bonnes stratégies à accomplir le confort thermique dans le climat chaud et sec le jour et froid et sec la nuit comme celui de Jaipur, en Inde. Le confort thermique dans les espaces vivants
intérieurs sera permis avec la haute masse thermique, où le déphasage thermique peut être utilisé pour identifier la masse thermique optimale.7
2.4 Expérience au sud de Californie :
Givoni, 1998 examine l'efficacité de la masse et la ventilation nocturne dans
l'abaissement des températures intérieures à travers une étude expérimentale. Des bâtiments avec différents niveaux de masse (légère, lourde) ont été investigués en été dans un site au Sud de Californie. L'investigation a été menée sous conditions de fenêtre occultée, non occultée, fermée et ouverte. L'effet de la masse dans l'abaissement des températures maximales intérieures la journée a été évaluée dans des bâtiments fermés et aérés la nuit.
7NARAYAN. Thulasi, A passive courtyard home in Jaipur, India: design analysis for thermal comfort in a hot desert climate, Arizona State University, [En ligne] Consulté le 03/06/2019.
Figure 3.4 : Quelques résultats parmi les variantes calculées (Source : Lie bard de Herde,1996)
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Les résultats montrent que la ventilation nocturne avait seulement un très faible effet sur la température maximale à l’intérieur du bâtiment de faible masse. Cependant, c'était très efficace dans la diminution de celle-ci pour le bâtiment de lourde masse en dessous du maximum
extérieur, surtout pendant les périodes de vague de chaleur. Il est démontré par le résultat dans un jour extrêmement chaud (maximum extérieur de 38°C) où la température maximale intérieure était seulement 24.5°C (une réduction de 13.5 °C).8
2.5 Expérience au nord-est saharien « Ghardaïa » :
Deux investigations d’Ouahrani 1993, Ben Habib 1994 se rapportant à l’habitat nord saharien et traitant du comportement thermique de deux maisons. L’une traditionnelle lourde (en adobe) et l’autre contemporaine légère (en béton). Les résultats démontrent l’effet très positif de l’inertie thermique à la fois en saison froide et chaude. Pour ce qui est de traditionnelle, elle arrive à réduire considérablement les périodes de refroidissement et de chauffage par rapport à la construction en matériaux actuels.