Influence du déphasage thermique et température globale du logement

[Mickele91]

Bonsoir,

La thèse mise en ligne par SK est très intéressante...(Merci au passage !....)

Effectivement, les fabricants sont "optimistes" quant aux valeurs des chaleurs spécifiques de leur laine de bois qu'ils nous annoncent !....

je vous dispense des pages calculatoires et vous invite à aller directement à la page 142 (constitution des parois testées)...jusqu'à la page 144 (graphique d'évolution du déphasage et de l'aténuation sur une journée, de différents complexes mis en oeuvre)...

Cordialement

[zeds]

Y'a un truc que j'ai du mal à comprendre : tu as 36 cm d'isolant (12 + 24 ) et tes chevrons font 13.5 cm d'épaisseur.
36 - 13.5 = 22.5. Donc tu as besoin de 22.5cm de plus sous tes chevrons.
Pourquoi 25.5 cm alors pour les suspentes ? Tu souhaites mettre une lame d'air ? pour le passage des gaines techniques ?

Alors, en fait, je pense partir sur du 12 et laisser de l'air entre l'isolant et l'écran de sous toiture. A mon sens ça ne doit pas pouvoir faire de mal. Mettre du 14cm là dedans ça veut dire laisser déborder un peu à chaque fois, avec risque d'enfoncer trop et du coup de toucher l'écran de sous toiture. Ca ne me parait pas tip top... Vous feriez quoi vous?

Quand aux suspentes, l'écart est en fait de 24,5cm, du moins sur celui mesuré dans l'après midi, ce qui laisse pile poil la place pour les 24cm de laine de bois envisagés. Je vais mesurer d'autres suspentes demain pour avoir une bonne représentation du tout...

A noter que j'ai une question concernant les pieds droits, évoquée là : Isolation des rampants: quid des pieds droits?
Vu que je me pose d'autres questions, je vais faire un topic dédié à la mise en oeuvre de l'isolation, ce sera mieux

Quand au reste de la discussion, c'est fort instructif. Pour la thèse, j'ai trouvé que les courbes étaient quand même sacrément en faveur de leur panneau de bois: le pic de température de la figure 5.17 est carrément moindre pour cette dernière. Par contre je ne comprends pas l'axe x, ou du moins les chiffres qui s'y trouvent. Si qq'un a une interprétation...

Et merci blondequisesoigne pour les précisions sur les risques de cancer, ça rassure. Pour le coup j'ai un peu l'impression que joseph s'est emporté sur ce point. Dommage ça nuit à la crédibilité de l'ensemble.

[SK69202]

La discussion a été scindée et renommée, certains messages ont été copiés dans les deux discussions pour en préserver la cohérence. Me signaler les problèmes éventuels en MP.

[Mickele91]

Bonjour,

j'ai trouvé que les courbes étaient quand même sacrément en faveur de leur panneau de bois: le pic de température de la figure 5.17 est carrément moindre pour cette dernière.

A l'analyse des données de la thèse, je suis plus réservé et moins enthousiaste que toi. Lundi j'imprimerais le graphe et j'essaierais d'en tirer des valeurs un peu plus lisibles. Sur l'atténuation, de visu, je dirais qu'il y a entre 1,5 et 2°C d'écart entre l'XPS et la fibre de bois...c'est franchement pas ce que j'appelle un effet transcendant...

Dit autrement, si c'est pour gagner aussi peu, avec un isolant dont la densité est quand même de 170kg/m3 (c'est quand même pas courant...et je n'ose en imaginer le prix...)...je trouve qu'il n'y a pas de quoi "casser deux pattes à un canard"....

Je ne conteste pas que la fibre de bois a un déphasage et une atténuation plus important(e) que l'XPS...mais c'est loin, très loin des performances que j'imaginais...et qu'en laissent sous entendre les fabriquants.

Comme l'a souligné SK, voir à ce propos l'écart qu'il y a sur la chaleur spécifique du matériaux...entre une valeur revendiqué par le fabriquant et la valeur réellement mesurée lors d'une étude scientifique rigoureuse...on est très loin du compte !....

Avec une laine de roche haute densité (à la place de l'XPS) on se raprocherais encore plus des performances de la fibre de bois...et pour un coût bien moindre....

Par contre je ne comprends pas l'axe x, ou du moins les chiffres qui s'y trouvent. Si qq'un a une interprétation...

Oui, c'est le déroulement sur un jour (24h)...le 140,25 correspond au quart, le 140,50 correspond à la moitié et le 140,75 correpond au 3/4....

Cordialement

[phil12]

Bonjour ,


Perso j'ai utilisé de la FB a 170kg/m3 ( 12cm plus complément 80 chanvre)en rampants pour ma MOB .

Plein sud ,climat Albi . (Retour sur 4 étés).

Chambres en comble aménagé.



Le déphasage est très très net .

Etant thermicien les mesures in situ, in vivo, corroborent ma pré étude !


Le confort avec la surventilation nocturne parfait.


Pour le prix j'avais acheté une semi usine (-35%) un investissement certes pour 240 m2 de couverture ,mais à refaire je fais la même chose.

+ Bilan GES, puits carbonne ,valorisation de sous produits du bois Français , énergie grise (Usine dans ma région) éléments déterminants de mon choix technique.

Super produit en sarking.

[phil12]

DE+ on parle plus déphasage pour le confort été , alors je ne vois pas ce que vient faire le facteur humidité dans la fibre de bois en période chaude.

Là ce serait grave docteur!

De plus le FV ou le Pv sont censés exister.

De toute façon on raisonne toujours strategie globale , masques+déphasage+ sur ventilation .

[_jocelyn_]

bonjour,

je reviens sur l'argument qui consiste à contester la capacité thermique de la laine de bois avancée par les fabricants.
Elle ne me semble pourtant pas délirante puisque, si je ne me trompe pas, elle est du même ordre de grandeur que celle de la ouate de cellulose en panneau ou que des copeaux en vrac (même matériau, sans défibrage, et densité proche).
Donc pour moi, si elle est surestimée, ce n'est pas d'un facteur important.

Il existe d'autres études in-situ qui montrent l'importance de l'inertie d'un batiment sur le confort thermique, y compris lorsqu'on utilise des masques solaires pour éviter la surchauffe estivale (je n'ai pas les liens sous la main...)
Le test est simple à faire: il suffit de comparer le comportement d'une maison type phoenix avec une batisse en pierre, tous volets fermés, par une belle journée d'été:
pas d'apports solaires, quasiment pas d'apports interne. Le résultat est sans appel: l'inertie des parois joue bien sur le confort ressenti.

On peut en déduire plusieurs choses:
- si la maison possède des murs massifs (au sens thermique), c'est eux qui lisseront l'onde de chaleur transmise à travers les parois verticales: l'effet de l'isolant existe mais est négligeable devant celui induit par les murs.
- dans le cas des rampants ou de murs légers, type MOB, il devient important pour le confort d'utiliser des matériaux qui atténuent l'onde de chaleur.
Le fait d'avoir des matériaux inertiels dans la maison (dalle, refends, ...) limitera la montée en température de l'air mais ne sera pas suffisant pour avoir un confort satisfaisant:
le confort ne dépend pas que de la température intérieure, il faut aussi que les gradients de températures soient faibles, autrement dit que la température de surface des murs soit proche de celle de l'air.
A la rigueur, si le mur atténue très peu l'onde de chaleur il est plus confortable de n'avoir aucune inertie et donc une température homogène.
A l'inverse des murs (ou des rampants) très chaud dans une pièce bien tempérée seront une source d'inconfort très marqué.

Je n'ai pas eu le temps de finir mes calculs mais il est simple de démontrer l'importance de l'inertie des parois vis-à-vis de la transmition thermique en partant de l'équation de la chaleur. La plupart des simulations concluent que ça n'a pas d'importance (contrairement aux études in-situ) car elles calculent le flux de chaleur en se basant sur l'équation flux=dT / R, ce qui est une abération dans ce contexte et conduit à cette conclusion erronée: utiliser cette équation revient à supposer que seul le lambda compte et que l'inertie n'a aucune importance; sans surprise le résultat du calcul amène à la conclusion que l'inertie n'a aucune importance, qui est simplement l'hypothèse de départ, non pas une réalité physique...

Le déphasage et l'atténuation des ondes de chaleur par les matériaux, dont les isolants (qui n'ont rien de spécifique à cet égard) n'ont rien de mystérieux et sont parfaitement décrits par l'équation de la chaleur en régime harmonique (qui reflète assez bien les fluctuations journalières de température).
Avec le calcul de l'énergie échangée à la surface intérieur d'un mur en une journée ensoleillée en fonction de l'inertie de celui ci, ce sera surement plus parlant; je vais faire celà bientôt...

Autre chose: je doute fortement que de la laine de roche haute densité soit moins chère que de la laine de bois. Dans mes recherches de matériaux, sans négociation, je trouve de la laine de roche "standard" (donc autour de 32 à 35 kg/m³) au prix de 75 à 80 €/m³ et de la laine de bois à 55 kg/m³ autour de 120~130 €/m³; je n'ai pas cherché de prix pour de la laine de roche haute densité mais si quelqu'un a des références au prix de la laine de bois, je veux bien les avoir en MP !

[_jocelyn_]

Avec le calcul de l'énergie échangée à la surface intérieur d'un mur en une journée ensoleillée en fonction de l'inertie de celui ci, ce sera surement plus parlant

Hum... Mauvaise formulation: je voulais dire une journée chaude, en ne tenant compte que de la conduction à travers le mur:
peu importe que la chaleur arrive par conduction ou rayonnement, le but du calcul est de voir la quantité de chaleur qui traverse effectivement le mur...

[SK69202]

Bonjour.

Autre chose: je doute fortement que de la laine de roche haute densité soit moins chère que de la laine de bois. Dans mes recherches de matériaux, sans négociation, je trouve de la laine de roche "standard" (donc autour de 32 à 35 kg/m³) au prix de 75 à 80 €/m³ et de la laine de bois à 55 kg/m³ autour de 120~130 €/m³; je n'ai pas cherché de prix pour de la laine de roche haute densité mais si quelqu'un a des références au prix de la laine de bois,

Je comprends que les prix s'entendent au m2 et non m3, en 2009 j'ai eu la LDR à 150kg/m3 à 46.8€/m2 TTC.

@+

[_jocelyn_]

Je comprends que les prix s'entendent au m2 et non m3, en 2009 j'ai eu la LDR à 150kg/m3 à 46.8€/m2 TTC.

Euh... Non... C'est bien des prix au mètre cube que j'indique:
on ne peut comparer que des prix au m³, les épaisseurs variant suivant les besoins, les fabricants et les produits...
Par contre, les prix au m³ pour un même produit sont à peu près constant chez un même distributeur, quelle que soit son épaisseur, sauf cas pathologiques de très faibles ou très fortes épaisseurs pour lesquels les processus de fabrication diffèrent.

[SK69202]

Bonjour.

DE+ on parle plus déphasage pour le confort été , alors je ne vois pas ce que vient faire le facteur humidité dans la fibre de bois en période chaude.

Là ce serait grave docteur!

De plus le FV ou le Pv sont censés exister.

En été, le flux de chaleur est inversé, le coté froid, c'est l'intérieur, il faudrait donc vérifier les pressions partielles de vapeur d'eau pour être sur que l'isolant ne puisse pas se charger en humidité venant de l'extérieur, coté de la paroi qui est très ouvert au passage de la vapeur d'eau.
La LDB restant du bois, elle se mettra en équilibre en fonction de la température et de l'humidité de l'air et de la température de l'isolant.


Ce que dit la thèse, la chaleur massique dépend de l'humidité, que leur échantillon à cette valeur de chaleur massique proche de celle de leur échantillon d'XPS et que la valeur revendiquée par le fabricant est inatteignable avec une humidité habituelle.

@+

[SK69202]

Euh... Non... C'est bien des prix au mètre cube que j'indique:

337€/m3 alors.

[Mickele91]

Re,

Le déphasage est très très net .

Etant thermicien les mesures in situ, in vivo, corroborent ma pré étude !

La thèse ne dit pas le contraire.

Par contre, elle montre aussi clairement que, d'une part le déphasage entre de l'XPS et de la fibre de bois n'est même pas du simple au double, comme personnellement je m'y serais attendu...(Pour rappel, l'XPS référencé dans la thèse est à 35kg/m3 alors que la fibre est quand même à 170kg/m3....j'ai envie de dire : "Encore heureux qu'avec une telle densité la fibre arrive en tête !....")

Et d'autre part, elle montre aussi que l'écart d'atténuation entre les deux produits est relativement faible...comme je l'ai dit entre 1,5 et 2°C....

De toute façon on raisonne toujours strategie globale , masques+déphasage+ sur ventilation .

Tout à fait !....

Maintenant , décomposons la stratégie globale et intéressons nous à l'atténuation seule...c'était le sujet d'une de mes questions un peu plus haut dans la discussion....

Sk et Josep m'ont répondu que son influence était minime par rapport aux autres éléments intervenants dans la stratégie, visant à maintenir une température de confort acceptable...

Je constate que la thèse abonde également dans ce sens, qui plus est, avec des chiffres à l'appuis...

Donc pour moi, si elle est surestimée, ce n'est pas d'un facteur important.

Je ne sais pas à partir de combien tu considères que le facteur est important...mais les fabriquants annoncent dans leur doc des valeurs de l'ordre de 2100J/kg/K.

la thèse la situe plutôt à 1300J....ça fait quand même pas mal de dizaines de % en moins...Pour ma part, je ne considère plus qu'on est dans l'ordre de la cacahuète....

Cordialement

[_jocelyn_]

bonjour,

La thèse ne dit pas le contraire.

Par contre, elle montre aussi clairement que, d'une part le déphasage entre de l'XPS et de la fibre de bois n'est même pas du simple au double, comme personnellement je m'y serais attendu...(Pour rappel, l'XPS référencé dans la thèse est à 35kg/m3 alors que la fibre est quand même à 170kg/m3....j'ai envie de dire : "Encore heureux qu'avec une telle densité la fibre arrive en tête !....")

Le déphasage n'est pas le critère le plus important; ce qui importe le plus c'est l'atténuation de l'onde thermique:
l'atténuation augmente comme l'exponentielle du déphasage, autrement dit, multiplier par 2 le déphasage revient à multiplier par ~7 l'atténuation.
D'autre part, la densité ne donne à elle seule aucune information quand au déphasage et à l'atténuation face à une onde thermique.
Finalement, le déphasage n'a d'importance que si l'atténuation est faible. Si l'atténuation est forte, l'onde thermique ne sera pas ressentie, quel que soit le déphasage.
L'équation de la chaleur permet, en régime harmonique, de définir une profondeur de pénétration de l'onde thermique définie comme ceci:
ð=racine_carrée(2.a / w) (en m)
a est la diffusivité = lambda / (ro . Cp) (en m²/s)
et w la pulsation de l'onde: w=2.Pi / T
Les simplifications habituelles de l'équation de la chaleur amènent à dire qu'on peut négliger le flux thermique traversant une paroi si son épaisseur est > 2ð et qu'on peut négliger les effets d'inertie si l'épaisseur est < ð/2.
Les calculs donnent, quel que soit le matériau, une atténuation de ~7.5 pour E=2.ð et un déphasage de 8h et de respectivement 1.65 et 115 min pour E=ð/2.

Je ne sais pas à partir de combien tu considères que le facteur est important...mais les fabriquants annoncent dans leur doc des valeurs de l'ordre de 2100J/kg/K. La thèse la situe plutôt à 1300J....ça fait quand même pas mal de dizaines de % en moins...Pour ma part, je ne considère plus qu'on est dans l'ordre de la cacahuète....

Ca fait effectivement de l'ordre de la moitié, ce qui est loin d'être négligeable.
Il doit bien exister des mesures indépendantes de cette donnée ?
Comment expliquer alors que la ouate de cellulose soit donnée pour une capacité thermique du même ordre que les 2100 J/kg/°K ?
La fibre, dans la laine de bois, est principalement de la cellulose aussi, non ?
Ou que les données que j'ai trouvé pour les copeaux de bois en vrac soient du même ordre de grandeur ?
C'est le même matériau, avec une densité proche, simplement non défibré (donc avec un lambda plus élevé), non ?

Mais admettons que la laine de bois ai une capacité thermique effective de 1300 J/kg/°K et reprenons les résultats de l'équation de la chaleur en régime harmonique:

pour le XPS, lambda 0.033, densité 35 kg/m³, capacité thermique massique 1188 J/kg/°K
=> diffusivité 2857 mm²/h, profondeur de pénétration d'une onde de période 24h : 148 mm
pour E=100 mm: R=3, atténuation 1.97, déphasage 155 min
pour R=5: E=165 mm (~ð), atténuation 3.06, déphasage ~4 h
pour R=8, E=264 mm (~2.ð), atténuation 6, déphasage ~7 h

pour la fibre de bois, lambda 0.038, densité 55 kg/m³, capacité thermique massique 1300 J/kg/°K
=> diffusivité 1913 mm²/h, profondeur de pénétration : 121 mm
E=100 mm (~ð): R=2.6, atténuation 2.3, déphasage 190 mn
R=5: E=190 mm (~1.5 ð), atténuation 4.8, déphasage ~6 h
R=8: E=304 mm (~3.ð), atténuation 12.4, déphasage ~10 h

pour de la fibre de bois, lambda 0.038, densité 160 kg/m³, capacité thermique massique 1300 J/kg/°K
=> diffusivité 675 mm²/h, profondeur de pénétration: 72 mm
E=100 mm (~1.5 ð): R=2.6, atténuation 4, déphasage 319 mn
R=5: E=195 mm (~3 ð), atténuation 15, déphasage ~10 h
R=8: E=312 mm (~4 ð), atténuation 77, déphasage ~17 h

L'équation de la chaleur n'est pas une théorie exotique, elle est bien vérifiée en pratique...

On vérifie bien ce qui est établi par cette équation: tant que l'épaisseur du matériau reste faible, en regard de la profondeur de pénétration, les effets d'inertie ne sont pas prédominants.
Pour une épaisseur de ð, l'atténuation est de 2.72 et le déphasage de 229 min.
Pour une épaisseur de 2.ð, l'atténuation est de 7.39, le déphasage de ~8 h
Pour une épaisseur de 3.ð, l'atténuation est de 20, le déphasage de ~11 h

Ce qui change d'un matériau, c'est cette profondeur de pénétration. Elle déterminera l'épaisseur d'isolant nécessaire pour obtenir le comportement dynamique désiré;
typiquement, dans le cas des rampants, on aimerait avoir E>2.ð.
Il y a bien une nette différence entre le XPS et la laine de bois, quelle que soit la densité de cette dernière.

On aimerait bien sur aussi que cette épaisseur permette aussi d'avoir un R élevé pour minimiser la partie statique des pertes de chaleur, correspondant à la différence entre la température de confort et la température moyenne extérieure.

Mais je pense que le calcul qui serait vraiment interressant est la quantité d'énergie qui traverse effectivement la paroi en fonction du matériau:
si ça se chiffre en mW/m², c'est de toute façon négligeable et ça ne vaut pas la peine de se préocupper de cet effet;
si c'est plutôt plus de 1 W/m², alors ça devient interressant de jouer dessus.

[SK69202]

Bonjour.

Ca fait effectivement de l'ordre de la moitié, ce qui est loin d'être négligeable.
Il doit bien exister des mesures indépendantes de cette donnée ?

Je pense que justement que l'on est en présence d'une mesure indépendante, j'ai cherché plusieurs certificats ACERMI de laine de bois et la capacité thermique n'apparait pas comme une donnée certifiée dans ceux que j'ai consulté.
Il est à remarquer que la mesure pour la thèse a été faite avec les moyens du CSTB, ce qui devrait donner un résultat assez proche, si un fabricant certifiait la capacité thermique d'une laine de bois.

Il y a au § 5.4 une étude des complexes d'isolants différents, avoir la laine de bois coté chaud permet de stocker 2 fois plus d'énergie que dans l'XPS et avoir la LDB coté chaud augmente un poil le déphasage.

@+