Certains matériaux tels que le béton, la pierre et la brique ont une grande capacité à stocker de la chaleur. Cette chaleur peut être captée par rayonnement solaire directe ou au contact de l’air ambiant, si ce dernier est plus chaud que le matériau. Cette chaleur peut également se transmettre par conduction si un deuxième matériau est en contact avec le premier (les planchers radiants, par exemple). La chaleur, emmagasinée dans la masse thermique pendant de longues périodes, sera rediffusée petit à petit dès que la température de l’air environnant sera plus basse que la température du matériau. Plus l’inertie d’un matériau est forte, plus il se réchauffera et se refroidira lentement.

Cette notion est très importante, car elle permet d’obtenir un déphasage thermique entre la température extérieure et la température intérieur du bâtiment. Ainsi un bâtiment emmagasine de la chaleur la journée et la redistribue à partir du début de soirée, pendant la nuit, sans nécessiter une autre source de chauffage. Les variations de température jour nuit sont donc amorties. Une bonne inertie thermique permet au bâtiment de rester dans une zone de confort, comme le montre la figure ci-contre.

 

Evolution de la température dans les bâtiments au cours de l’année, en l’absence de chauffage ou de climatisation, © eco2travaux

Pourquoi utiliser le béton comme masse thermique?

L’inertie thermique, aussi appelée masse thermique, dépend de la masse des matériaux. Plus les matériaux qui composent l’enveloppe du bâtiment sont lourds, plus l’inertie thermique est importante. C’est le cas du béton. Le tableau suivant fournit les valeurs de capacité thermique de différents matériaux utilisés dans le bâtiment.

Source: Jui Sheng Hsieh, Solar Energy Engineering, Englewood Cliffs, 1986

La couleur peut également avoir un impact sur le degré d’absorption de chaleur; plus un matériau est sombre, plus élevé est le coefficient d’absorption. De même, la composition du béton influence sa capacité de masse thermique; plus il sera dense et lourd, plus élevée l’inertie thermique sera. Ainsi, plus la masse volumique du granulat et sa proportion seront élevées, plus la masse thermique du béton sera élevée. 

Source: Architecture et Climat. M. Le Paige - E. Gratia - A. De Herde, Guide d'aide à la conception bioclimatique, Programme National, RD Energie, Services de Programmation de la Politique Scientifique, 1986

Finalement, la nature même d’un matériau peut caractériser sa capacité d’absorption. On a vu plus haut que les matériaux vont capter la chaleur du soleil par rayonnement. Il s’agit d’absorber l’énergie du soleil sous la forme d’ondes électromagnétiques dans le domaine de l’infrarouge (rayonnement invisible à l’œil nu). Plus le matériau absorbe le rayonnement, plus il le redistribuera par la suite et meilleure sera sa masse thermique.

Où poser des matériaux avec une bonne masse thermique?

L’exposition au soleil, vous l’aurez compris, influence la capacité en masse thermique du béton. On le pose donc prioritairement dans les pièces donnant au sud, sans obstacle pouvant bloquer les rayons. Une belle masse thermique au nord ne jouera pratiquement aucun rôle.

De plus, la performance de votre bâtiment peut être optimisée en jumelant la masse thermique du béton à l’installation d’un plancher radiant. En effet, le béton est l’un des seuls matériaux que l’on peut intégrer efficacement et facilement avec ce système de chauffage écologique.