Déphasage thermique : calcul, définition et comparaison entre isolants

On parle beaucoup d'isoler sa maison pour se protéger du froid, mais saviez-vous que vous pouviez aussi vous protéger du chaud ? C'est ce que vous apporte le "déphasage thermique", qui va devenir de plus en plus important avec la RE2020. On vous explique tout.

Définition et utilité du déphasage thermique

Le déphasage thermique est la durée que la chaleur met à traverser un élément. Il résulte de la capacité d’un élément à stocker et restituer de la chaleur. C'est une propriété très avantageuse pour le confort d'été.

En effet, le soleil va chauffer les parois et l'isolation avant de chauffer l'air intérieur. Si votre isolant peut absorber suffisamment de chaleur, cette capacité de stockage ne sera remplie que le soir, après 17h. À ce moment, la chaleur diminue et, au final, l'isolant restitue la chaleur à l'extérieur. Au final, le pic de chaleur n'a jamais pénétré chez vous.

Cela se traduit par une réduction de la consommation énergétique pour alimenter les systèmes de climatisation et refroidissement. C'est notamment valorisé par la réglementation (RE2020).

Tableau comparatif du déphasage thermique des isolants

Voici quelques exemples avec une épaisseur de 250 mm pour des isolants biosourcés :

À l'inverse, les isolants traditionnels sont très mauvais sur ce plan :

Calcul du déphasage thermique

Le déphasage thermique dépend du matériau et de son épaisseur.

S'agissant du matériau lui-même, il faudra compter plusieurs caractéristiques :

• La densité (kg/m3)
• La conductivité thermique notée lambda λ (W/m.K)
• La capacité thermique massique ou chaleur spécifique (Wh/kg.K) [attention, elle est souvent donnée en joules, il faut convertir : 1Wh = 3600 J]

Dans le calcul, les propriétés du matériau et sa densité sont résumés sous le terme de "diffusivité", notée "a" dans le calcul. Sa valeur est "conductivité thermique / (densité x capacité thermique)".

La formule finale est : Déphasage  = e x 1.38 / √a.

Exemples de calcul du déphasage thermique

Par exemple, pour la laine de bois avec un lambda de 0.036, une densité de 55kg/m3, une capacité thermique de 2100J/m.K (soit 0.058 Wh/m.K) et 25 cm d'épaisseur (e = 0.25), on a :

• a = 0.036 / (55 x 0.05833) = 0,00112207798619666
• √a = 0,0334974325314145
• Déphasage = 0.25 * 1.38 / √a = 10.3h

Ainsi, la chaleur qui arrive à 11h commencera à traverser à … 21h20 ! Et encore, on ne prend pas en compte la paroi (mur ou toiture).

Comparons avec une laine de verre, avec un lambda de 0.032, une densité de 30kg/m3, une capacité thermique de 800J/m.K (soit 0.0222 Wh/m.K) et 25 cm d'épaisseur, on trouve une valeur de 4.98h. La chaleur de 11h traversera à 16h, soit en plein dans la chaleur de la journée …

Déphasage thermique et isolants biosourcés

La popularité du déphasage thermique est très récente. Ainsi, Lucile Wenger, ingénieure du bâtiment raconte que, même si ses études portaient sur l'éco-construction, elle n'avait pas étudié cette notion avant de travailler en bureau d'étude !

Le déphasage thermique est un élément clé pour disposer d’une bonne isolation thermique. Comme nous l'avons vu plus haut, c'est l'une des grandes forces des isolants biosourcés et surtout ceux à base de fibre de bois.

En effet, la fibre de bois peut absorber plus de 2 fois plus de chaleur (2100K/kg/cm) que la laine de verre (800J), la laine de roche (1000J) ou le polyuréthane (1000J). Les panneaux en laine de bois (fibre de bois flexible) ou en fibre de bois rigide sont, en plus, très denses : 55kg/m3 pour les premiers et entre 110 et 240kg/m3 pour les seconds !

Ainsi, si vous voulez avoir du déphasage, utilisez de la laine de bois pour l'isolation intérieure et de la fibre de bois en isolation extérieure (sarking). Une solution courante, pour la toiture, est d'utiliser un panneau rigide de fibre de bois à l'extérieur (40 à 80 mm) combiné à, en intérieur, 200 mm de laine de bois.