Tout savoir sur l’inertie thermique

Pourquoi l’inertie c’est important ?

L’inertie correspond à la capacité de l’enveloppe du bâtiment à absorber de la chaleur et à la restituer dans le temps. Elle joue un rôle important dans le modèle thermique des bâtiments, car elle influe sur la température des parois et donc la température opérative, conditionnant ainsi les besoins bioclimatiques, les consommations ou l’exposition à l’inconfort thermique en période chaude.

Connaître l’inertie d’un bâtiment, c’est connaître sa capacité thermique Cm, et sa surface d’échange Am. Dans Climawin, l’inertie intervient dans tous les calculs associés au modèle thermique du bâtiment, à savoir les calculs réglementaires (RE 2020, RT 2012, RT Ex) ainsi que ceux de simulation STD/SED, de déperditions et d’apports. Elle est également utilisée dans les calculs liés au DPE.

Trois types d’inertie

• L’inertie quotidienne pour caractériser l’amortissement de l’onde quotidienne de température et d’ensoleillement en saison chaude ainsi que pour caractériser le taux de récupération des apports de chaleur en hiver (période de 24 h).
• L’inertie séquentielle pour caractériser l’amortissement de l’onde séquentielle de température. Elle permet la prise en compte de l’inertie lors des séquences de chaleur en été. L’onde de température extérieure prise en compte de manière conventionnelle à une période de 14 jours.
• L’inertie annuelle pour caractériser l’amortissement de l’onde annuelle de température (période de 365 jours).

• La définition par classe : 5 classes d’inertie sont prévues par les règles Th-bat (1 : Très légère – 2 : Légère – 3 : Moyenne – 4 : Lourde – 5 : Très lourde). La 5ème classe (inertie très lourde) ne concerne que l’inertie quotidienne.
• La définition détaillée : elle se caractérise par la détermination de la capacité Cm en kJ/K et de la surface d’échange équivalente des parois opaques avec l’ambiance Am.

Prise en compte des types d’inertie dans les différents calculs de ClimaWin

Comment se calcule l’inertie ?

Pour chaque matériau, on commence par calculer la profondeur de pénétration périodique.

Ensuite, on calcule le rapport de l’épaisseur de la couche à la profondeur de pénétration :

On peut alors calculer sa matrice Z comme suit :

Une fois la matrice Z calculée en multipliant les matrice Z de chaque couche, on déduit les capacités thermiques extérieures et intérieures.

A_niv est la surface utile du niveau étudié. Avec cette valeur, A_mq et C_md, on déduit la classe d’inertie en fonction du tableau suivant :

Notez que l’inertie quotidienne du mobilier est prise en compte de manière forfaitaire à 20 kJ/K par m2 de sol dans le cas général (habitation, hébergement, bureau, etc.). Elle est fixée à 0 kJ/K par m2 de sol pour les bâtiments à usage sportif. Pour les calculs d’apports, c’est la méthode ashrae qui est utilisée. Le principe est le même mais le tableau des classes d’inertie est un peu plus simple. Notez que dans le catalogue des parois, il est possible d’exclure des technologies de parois pour le calcul de l’inertie, notamment si la composition de ces parois n’est pas suffisamment connue.

Comment est calculée l’inertie dans ClimaWin ?

Chaque paroi est caractérisée par son épaisseur, sa conductivité, sa résistance thermique, sa masse volumique et sa capacité thermique :

A partir de ces valeurs, on calcule les caractéristiques suivantes :

Si les parois n’ont pas fait l’objet d’une description détaillée par couches, le calcul des coefficients Khi et Khis n’est pas réalisable. La saisie globale des parois est dès lors incompatible avec un calcul automatique de l’inertie. Pour le calcul de l’inertie du groupe, on considère les parois des locaux ou des unités associées à ce groupe. Pour le calcul de l’inertie d’une unité, utilisée dans les calculs de SED, de déperditions et d’apports, on considère les parois de cette unité si elle est décrite globalement, ou sinon celles des locaux lui appartenant.

Ce calcul est juste si sont saisies toutes les parois, et notamment les parois intérieures lourdes telles que les planchers intermédiaires et les refends. La saisie de ces parois intérieures est donc primordiale, d’une part pour le calcul automatique de l’inertie, mais également dans le cadre des calculs de simulation, d’apports ou de déperditions dans lesquels les interactions thermiques entre locaux via ces parois ont un impact. La description de ces parois a également une importance non négligeable dans l’étude ACV du bâtiment. Ces deux sujets se traitent plus facilement lorsque l’on s’appuie sur une maquette numérique grâce à un logiciel externe comme Revit, ou en interne par l’intermédiaire de notre éditeur 3D.