Inertie thermique

Les matériaux denses de la construction tels que la pierre, la brique, la céramique, le marbre … ont une grande capacité à stocker la chaleur, et la fraîcheur.

L’inertie thermique, qu’est-ce que c’est ?

L’inertie détermine la capacité d’un matériau à accumuler de la chaleur ou de la fraicheur : lorsqu’un un rayon de soleil l’éclaire directement, une partie des calories du rayonnement est absorbée par la matière, transformée en chaleur et accumulée dans les premiers centimètres.
La paroi peut également prendre de la chaleur à de l’air plus chaud qu’elle.

La chaleur est restituée dès que la température de l’air environnant est plus basse que celle de la surface du matériau (par convection) ou/et dès que la température de surface d’objets avoisinants descend en dessous de celle de la paroi en question (par rayonnement).

L’inertie thermique peut simplement être définie comme la capacité d’un matériau à stocker de la chaleur et à la restituer petit à petit.

L’inertie thermique, comment ça marche ?

L’inertie est conditionnée à deux caractéristiques des matériaux : la diffusivité thermique et la capacité thermique.

la diffusivité thermique est l’aptitude d’un matériau à transmettre la chaleur de part et d’autre de son volume. Plus la diffusivité est importante, plus le matériau transmet rapidement la chaleur.

la capacité thermique est la capacité d’un matériau à stocker de la chaleur en fonction de son volume. Plus la capacité thermique est grande, plus le matériau peut stocker de la chaleur.

Un matériau à très forte inertie est donc un matériau dont la diffusivité thermique est faible et la capacité thermique élevée.

L’inertie thermique, comment ça se calcule ?

La diffusivité et la capacité thermique se calculent à partir des trois caractéristiques thermiques suivantes :

La conductivité thermique λ (W/m.K) : elle caractérise la capacité du matériau à se laisser traverser par la chaleur. Plus un matériau est isolant, plus sa conductivité thermique est faible.

La masse volumique (kg/m3) : il s’agit de la masse du matériau par unité de volume. Plus un matériau est dit lourd (ex : maçonneries…) plus sa masse volumique est élevée. Les matériaux apportant de l’inertie thermique possèdent, en général, une forte masse volumique.

La capacité thermique massique Cp (J/kg.K) : elle caractérise l’énergie nécessaire pour élever 1kg de matériau de 1°C. Les matériaux apportant de l’inertie possèdent, en général, une forte capacité thermique massique.

Elle est calculée par la formule D = λ/(Cp). L’inertie  est d’autant plus importante que sa diffusivité est faible et que son épaisseur est importante. Les matériaux à faible diffusivité doivent avoir un faible coefficient de conductivité λ avec une forte densité ρ et une chaleur spécifique C importante.

L’inertie thermique, à quoi ça sert ?

Cette caractéristique est très importante pour garantir un bon confort notamment en été, c’est-à-dire pour éviter les surchauffes.

Cette capacité permet de limiter les effets d’une variation “rapide” de la température extérieure sur le climat intérieur par un déphasage entre la température extérieure et la température de surface intérieure des murs et par l’amortissement de l’amplitude de cette variation. Un déphasage suffisant permettra par exemple que la chaleur extérieure “n’arrive” qu’en fin de journée dans l’habitat, période où il est plus facile de le rafraîchir grâce à une simple ouverture des fenêtres.

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