Masse thermique
L’inertie thermique correspond à la chaleur que les matériaux d’un bâtiment peuvent stocker. Quand l’air se réchauffe, les murs et les sols absorbent une partie de cette chaleur. Quand l’air refroidit, ils la restituent. Plus la masse située à l’intérieur de l’isolation est importante, plus la température intérieure évolue lentement.
La constante de temps permet de comparer les maisons : c’est la chaleur stockée par kelvin (un degré de variation de température), divisée par la chaleur perdue par kelvin. Elle donne une estimation du temps que met une maison à se rapprocher de la température extérieure lorsque le chauffage s’arrête. Une maison lourde et bien isolée a une constante longue, de plusieurs heures ou jours. Une maison légère et peu étanche en a une courte.
Seule une partie de la masse agit chaque jour
La chaleur d’un cycle quotidien ne pénètre qu’à une profondeur limitée. La mesure de référence est la profondeur de pénétration périodique (EN ISO 13786) : la profondeur où une variation de température sur 24 heures est réduite à environ un tiers de son amplitude en surface. Pour le béton, elle est d’environ 10 à 15 cm selon le mélange. La partie supérieure d’une dalle courante de 15 cm suit le cycle quotidien, tandis que le reste réagit sur plusieurs jours. Une épaisseur supplémentaire apporte moins que ne le laisse penser la capacité thermique, et un revêtement de sol isolant réduirait l’effet.
Effet sur les températures maximales
En été, la masse absorbe le soleil et les apports internes pendant la journée. Le pic intérieur est donc plus bas et survient plus tard que dans une maison légère ayant les mêmes fenêtres. La nuit, la chaleur stockée ressort. Si la nuit est chaude et que la maison reste fermée, la soirée demeure chaude et le lendemain commence avec moins de capacité d’absorption. La masse retarde et atténue une charge thermique, mais ne la supprime pas. L’ombrage extérieur, la ventilation et le refroidissement déterminent la chaleur qui atteint la masse et celle qui peut sortir.
En hiver, la masse conserve le soleil de l’après-midi et stabilise la maison pendant la soirée. Elle ralentit aussi la réponse au thermostat. Avec l’abaissement nocturne par défaut (la consigne passe de 21 °C le jour à 19 °C de 22:00 à 06:00 ; vous pouvez modifier ces deux températures, mais pas les horaires), une maison lourde refroidit lentement pendant la nuit et met plus de temps à retrouver sa température le matin. Le phénomène est particulièrement visible avec le chauffage au sol, car les tuyaux se trouvent dans la dalle. La source de chaleur réchauffe d’abord la dalle, puis l’air.
Ce que le modèle ne fait pas
Le thermostat suit son programme et rien d’autre. Le modèle ne préchauffe pas la maison avant les heures froides ou coûteuses, et le dispatch électrique (l’étape qui choisit l’origine de chaque kilowattheure) n’utilise pas la dalle comme stockage. Les besoins de chaleur de la maison sont calculés d’abord, puis transmis au dispatch.
Limites du modèle
- La masse de construction n’est pas une donnée d’entrée. Les murs sont représentés par une couche de maçonnerie générique à l’intérieur de l’isolation, quel que soit l’âge du bâtiment. Une maison en briques et une maison en blocs de béton sont donc modélisées de la même façon.
- Les maisons à ossature bois ne sont pas encore couvertes. Le bois stocke beaucoup moins de chaleur que la maçonnerie, et une simulation surestimerait la stabilité thermique de ces maisons.
- La masse intérieure a une taille et un matériau fixes. Il n’est pas possible de tester un intérieur plus lourd ou plus léger.
- Les meubles, tapis, rideaux et faux plafonds ne sont pas modélisés séparément, même s’ils influencent le fonctionnement de la masse.
- Chaque étage constitue une zone thermique. La masse est donc répartie sur tout l’étage et non pièce par pièce.
- Pour en mesurer l’effet, comparez des simulations avec la même météo et des températures de consigne ou un ombrage différents, puis consultez la température intérieure horaire.