Étude thermique maison ossature bois

Paramètres clés à intégrer dans l’étude thermique bioclimatique

Prendre en compte ces paramètres dès la phase de conception permet d’optimiser la performance énergétique, le confort et la durabilité d’une maison bioclimatique, tout en répondant aux exigences réglementaires et environnementales actuelles

l’orientation du bâtiment influence fortement les résultats d’une étude thermique en agissant sur :

• Les apports solaires et les déperditions thermiques,
• Le confort thermique intérieur été comme hiver,
• La consommation d’énergie pour le chauffage et la climatisation,
• La conception bioclimatique globale du projet.

Une orientation bien pensée est donc essentielle pour garantir une maison performante, confortable et économe en énergie

Synthèse des avantages des matériaux recommandés

A retenir

Pour une maison bioclimatique à ossature bois, il est recommandé de privilégier :

• Une structure en bois local certifié,
• Une isolation biosourcée (fibre de bois, ouate de cellulose, chanvre, laine de mouton, paille, liège),
• Des matériaux à forte inertie pour réguler la température,
• Un bardage bois ou minéral pour la finition extérieure.

Ces choix garantissent une excellente performance thermique, un faible impact environnemental et une grande durabilité de la construction

Pour modéliser les transferts hydriques dans les parois d’une maison bioclimatique, il est nécessaire de prendre en compte les échanges couplés de chaleur et d’humidité à travers les différents matériaux constitutifs de l’enveloppe. Cette modélisation est essentielle pour garantir la durabilité des parois, le confort hygrothermique et la performance énergétique du bâtiment, notamment lorsque l’on utilise des matériaux biosourcés, souvent hygroscopiques.

Principes de la modélisation des transferts hydriques

Transferts couplés chaleur-humidité : Les transferts hydriques dans une paroi sont généralement modélisés en couplant les équations de conservation de l’énergie (chaleur) et de la masse (eau sous forme liquide et vapeur). Les principaux phénomènes pris en compte sont la conduction thermique, la diffusion de vapeur d’eau (loi de Fick), et le transport d’eau liquide par capillarité.

Matériaux hygroscopiques : L’utilisation de matériaux biosourcés (chanvre, fibre de bois, terre crue, etc.) permet de tamponner l’humidité grâce à leur capacité d’absorption et de restitution de la vapeur d’eau, ce qui améliore le confort intérieur et la régulation naturelle de l’humidité.

Méthodes et outils de modélisation

Modèles numériques : Des modèles numériques, comme ceux intégrés dans les logiciels Delphin ou TEB (Town Energy Balance), permettent de simuler les transferts hygrothermiques à travers les parois. Ces modèles s’appuient sur une résolution des équations différentielles décrivant les transferts de chaleur et d’humidité, en tenant compte des propriétés des matériaux, des conditions climatiques extérieures et des conditions intérieures.

Maillage et résolution : La précision de la simulation dépend du maillage choisi (plus fin pour les matériaux peu perméables) et des méthodes numériques employées (méthode de décomposition LU, schémas explicites ou implicites).

Validation expérimentale : Les modèles doivent être validés par comparaison avec des mesures in situ, afin de garantir la fiabilité des résultats pour différents types de parois et de climats.

Paramètres à intégrer dans la modélisation

• Propriétés des matériaux : Perméabilité à la vapeur, capacité d’absorption d’eau, conductivité thermique, capacité thermique massique, etc.
• Conditions aux limites : Température et humidité de l’air intérieur et extérieur, précipitations, rayonnement solaire.
• Configuration des parois : Épaisseurs, couches successives, interfaces entre matériaux, éventuels ponts thermiques ou défauts d’étanchéité.
• Stratégies de ventilation : Influence sur le renouvellement de l’air et la gestion de l’humidité à l’intérieur du bâtiment.

Exemple d’application : béton de chanvre

Une étude sur le béton de chanvre montre l’importance de prendre en compte à la fois les résistances thermiques et massiques aux interfaces des couches de la paroi. Les simulations numériques permettent d’analyser l’évolution de l’humidité et de la température dans la paroi selon différents scénarios climatiques et stratégies de ventilation, ce qui aide à optimiser le choix des matériaux et la conception des parois pour limiter les risques de condensation et d’altération des matériaux.

A retenir

La modélisation des transferts hydriques dans les parois d’une maison bioclimatique repose sur des outils numériques capables de résoudre les équations couplées de chaleur et d’humidité, en intégrant les propriétés spécifiques des matériaux biosourcés et les conditions d’utilisation du bâtiment. Cette approche permet d’anticiper les performances hygrothermiques, d’optimiser le confort intérieur et de garantir la pérennité de l’enveloppe du bâtiment

L’utilisation de l’isolation biosourcée dans une étude thermique présente de nombreux avantages, tant sur le plan de la performance énergétique que de l’impact environnemental et du confort intérieur.

1. Excellente performance thermique et confort d’été

Les isolants biosourcés, tels que la fibre de bois, la ouate de cellulose ou le chanvre, offrent une capacité thermique massique et une densité élevées. Cela leur permet de ralentir significativement la transmission de la chaleur à travers les parois, assurant un fort déphasage thermique (6 à 10 heures, soit 2 à 3 fois plus que les isolants conventionnels). Cette propriété est particulièrement efficace pour limiter les surchauffes estivales et maintenir la fraîcheur à l’intérieur des bâtiments, tout en évitant les pertes de chaleur en hiver.

2. Régulation hygrothermique et qualité de l’air

Les matériaux biosourcés sont poreux et hygroscopiques, ce qui leur permet de réguler naturellement l’humidité intérieure et d’offrir un confort hygrothermique optimal. Cette capacité à absorber et restituer l’humidité contribue à la stabilité du climat intérieur et limite les risques de condensation et de moisissures. De plus, ils présentent de très faibles émissions de composés organiques volatils (COV), ce qui favorise une excellente qualité de l’air intérieur.

3. Impact environnemental réduit

Les isolants biosourcés sont issus de ressources renouvelables (végétales ou animales), souvent locales, et leur fabrication nécessite moins d’énergie que celle des isolants conventionnels. Leur bilan carbone est donc très favorable : ils stockent du carbone pendant leur croissance et continuent à le piéger durant toute leur durée de vie dans le bâtiment. En fin de vie, ils sont recyclables ou biodégradables, contribuant ainsi à la réduction des déchets et des émissions de gaz à effet de serre.

4. Performances acoustiques et durabilité

Outre leurs qualités thermiques, les isolants biosourcés offrent de très bonnes performances acoustiques, réduisant la transmission du bruit à travers les parois. Ils sont également réputés pour leur durabilité et leur stabilité dans le temps, à condition d’être protégés de l’humidité excessive.

5. Contribution à l’efficacité énergétique globale

En limitant les pertes de chaleur en hiver et la surchauffe en été, l’isolation biosourcée permet de réduire les besoins en chauffage et en climatisation, ce qui se traduit par des économies d’énergie significatives et une amélioration du bilan énergétique du bâtiment.

En résumé, l’isolation biosourcée se distingue dans une étude thermique par :

• Un fort déphasage thermique et une atténuation des variations de température
• Une régulation naturelle de l’humidité et un confort intérieur accru
• Un très faible impact environnemental et un bilan carbone positif
• D’excellentes performances acoustiques et une bonne durabilité
• Une contribution directe à la réduction des besoins énergétiques et à la qualité de l’air intérieur

Ces avantages font des isolants biosourcés une solution de choix pour toute construction bioclimatique soucieuse de performance, de durabilité et de respect de l’environnement.