Un pont thermique est une zone ponctuelle ou linéaire qui, dans l'enveloppe d'un bâtiment, présente un défaut ou une diminution de résistance thermique (à la jonction de deux parois en général). Les jonctions entre deux matériaux de résistance thermique ou de conductivité thermique différentes créent un pont thermique. La constitution de la paroi influe sur les ponts thermiques, ainsi avec une isolation extérieure les ponts thermiques sont presque nuls.

Les ponts thermiques constituent des zones de fortes déperditions thermiques, l'humidité peut s'y condenser.

Dans un bâtiment non-isolé, les sources de déperditions thermiques sont, en règle générale, les suivantes :

• 30% de la toiture
• 20% des systèmes de ventilation
• 16% des murs
• 16% des sols
• 13% des portes et fenêtres
• 5% des ponts thermiques

Mise en évidence de plus en plus fréquemment par des photos prises avec des caméras thermiques, ils sont considérer comme des problèmes primordiaux à résoudre pour viser les performances d’un bâtiment basse consommation.

Il y a pont thermique dès qu’il y a discontinuité entre des matériaux isolants et des parois de structure.

Les ponts thermiques principaux d’un bâtiment se situent aux jonctions des façades et planchers, façades et toitures, façades et planchers bas.

Ainsi qu’à tous les percements (portes, fenêtres, loggias…). Ce sont les ponts thermiques structuraux. Ces ponts thermiques sont plus ou moins importants selon la constitution des parois (isolées ou non).

L’essor des caméra infra rouge permet à tout un chacun de prendre connaissance de ces problèmes.

Ici en rouge on voit clairement apparent les ponts thermiques des pignons et du mur de refend.

Sur cette photo, on voit distinctement la façade de gauche, non isolée laisse passer beaucoup plus de chaleur (rouge) que la façade de droite (bleue) qui est isolée par l’extérieur.

Dans un bâtiment non isolé, les ponts thermiques représentent de faibles déperditions (en général inférieures à 15%) car les déperditions totales par les parois sont très fortes.

En revanche, dès lors que les parois sont fortement isolées, le pourcentage de déperditions dû aux ponts thermiques devient important (plus de 30%) mais les déperditions globales sont très faibles.

C’est la raison pour laquelle dans des bâtiments basse consommation, il est important d’avoir de très fortes résistances thermiques pour les parois et de s’assurer d’avoir de faibles pertes de chaleur par les jonctions.

Différents ponts thermiques :

Toute singularité dans une paroi constitue un pont thermique et plus particulièrement :

• Entre deux parois verticales (angle formé par deux murs ou entre un mur extérieur et un mur intérieur)
• Entre une paroi horizontale et une paroi verticale (à la jonction d'un mur et d'un plancher)
• Au droit des joints lors de la pose des fenêtres

Pour remédier aux ponts thermiques au niveau de la conception, il est primordial de choisir des méthodes de construction et des matériaux réduisant au maximum les déperditions par les parois et intégrant les pertes les plus réduites possibles au niveau des jointures de ces parois. En règle générale, il faut une excellente isolation du plancher.

LES FUITES THERMIQUES

La chaleur est une énergie qui se mesure en joule et se transmet selon les mécanismes de la conduction : Par la matière ; de la convection : par l’air ; et du rayonnement : solaire par exemple.

Dans une maison mal isolée ou non isolée. Les plus grosses fuites de chaleur s’effectuent par les surfaces : toiture, murs et vitrages.

Ces points sensibles d’une habitation peuvent générer jusqu’à 60% des déperditions en chaleur.

Les jonctions entre les parois laissent également fuir la chaleur. Appelées " ponts thermiques ", elles peuvent participer de 5 à 25% à la fuite de chaleur.

Si la ventilation d’un habitat est indispensable, les mouvements d’air incontrôlés sont sources de déperdition thermique, qui augmente avec la vitesse du vent.

LES PONTS THERMIQUES INTEGRES

Une paroi est presque toujours constituée de plusieurs composants assemblés entre eux par collage, vissage ou assemblage mécanique.

Si leur conception n’est pas correcte, ces assemblages représentent autant de petits ponts thermiques intégrés au système, d’où leur appellation de ponts thermiques intégrés ou liés aux systèmes de parois ou d’isolation.

COMMENT AGIR SUR LES PONTS THERMIQUES ?

Les solutions pour lutter contre les ponts thermiques peuvent se résumer au nombre de 4 :

• Les efforts à la conception

En privilégiant une conception qui ne va pas favoriser les ponts thermiques structurels, on peut éliminer une bonne partie des déperditions sur ce poste.

Un exemple probant les balcons désolidarisés :

• Le choix des matériaux et le recours à l’isolation répartie

Les matériaux à isolation répartie sont des matériaux qui remplissent à la fois la fonction de structure porteuse et d’isolation.

Par commodité on peut considérer que les structures à ossature bois font également partie de matériaux à isolation répartie. En effet ce mode constructif permet de s’affranchir des ponts thermiques structurels et parfois, si cela est suffisamment réfléchi, des ponts thermiques intégrés.

Les principaux matériaux constructifs sont :

• Les briques de siporex
• Un mur en Siporex est une pierre vivante; il "respire".Il constitue un véritable régulateur hygrométrique: il adoucit l'air sec par diffusion de vapeur et absorbe l'humidité excessive d'une atmosphère humide. Il crée ainsi un climat sain et agréable dans toute la maison.

        >  Les briques alvéolées de terre cuites

 Cette brique isolante est destinée à la réalisation de murs porteurs, sans doublage d’isolation ; sa structure est conçue pour couper les ponts thermiques.

• L’isolation par l’extérieur

Elle permet de minimiser les ponts thermiques (surtout en collectif) pour les refends et les planchers intermédiaires. De plus ce procédé peut permettre de ne pas couper l’inertie.>

( Capacité d'un bâtiment à absorber puis, à restituer la chaleur de manière diffuse. Plus l'inertie est importante (plus les matériaux utilisés lors de la construction sont lourds, plus l'inertie est importante), plus le matériau stockera d'énergie.)

• L’utilisation de rupteur de ponts thermiques

Ils assurent la continuité verticale de l’isolation au niveau des liaisons entre dalles, refends ou balcons et la façade.et permettent d’éliminer une grande partie des déperditions sur ces jonctions.

 La qualité du vitrage
 

La fenêtre fonctionne comme un collecteur solaire passif : elle collecte l'énergie solaire qui va chauffer la pièce située derrière.

Le vitrage doit avoir un coefficient de transmission de chaleur le plus bas possible ( il ne doit pas dépasser les 0,5 W (m²K) ), afin de réduire les déperditions thermiques, tout en ayant un degré de passage d'énergie totale important, afin d'optimiser les apports énergétiques solaires. Un compromis entre les deux est à envisager. De manière générale, le coefficient de transmission de chaleur a une valeur entre 0,5 et 0,8 W /( m²K) et le degré de passage d'énergie totale doit rester supérieur à 0,45.

La qualité des vitrages se compare suivant 2 facteurs :

• Le coefficient de transmission thermique U_g ou conductance thermique
• Le facteur solaire

Le premier, U_g, est l’inverse de la resistance thermique. Une bonne fenêtre ne doit pas avoir une conductance thermique supérieur à 2.00 W.m^-2.K^-1 Elle est significative en hiver. Plus elle est basse, meilleure est l’isolation.
Le deuxième, le facteur solaire, est une valeur comprise entre 0 et 1, 0 signifiant que la vitre laisse passer 0% de l’énergie du soleil, 1 signifiant qu’elle laisse passer 100% de l’énergie. L’énergie apportée par le soleil via les vitres est ce qu’on appel l’apport passif.

L’AIR

A condition d’être immobile, l’air est un très mauvais conducteur, donc un excellent isolant.

Un matériau isolant performant comprend donc le maximum d’air dans un très grand nombre de très petites cellules, qui lui garantissent son immobilité.

Une importante masse volumique en air étant nécessaire pour bien isoler, les matériaux isolants sont donc forcément volumineux.

Par contre, l’air mobile est très favorable de déperditions de chaleur.

L’impact du vent sur un bâtiment n’est pas à négliger, car il augmente les pertes thermiques par convection (mode de transfert d'énergie qui implique un déplacement de matière dans le milieu).

Dans certains cas, le bâtiment lui-même peut, de par sa forme, constituer une protection contre les vents dominants, comme par exemple des formes de toiture basses détournant les vents sans s’y opposer brutalement.

Les façades peuvent également être protégées du vent par des écrans végétaux, des collines ou en étant semi-enterrées (les maisons semi-enterrées, très répandues en montagne, relèvent d’un système ancestral d’architecture bioclimatique).

Les ouvertures doivent être particulièrement à l’abri du vent. Elles sont donc à placer sur les façades ou dans des zones abritées.

A défaut, un sas peut procurer une bonne protection. Les meilleurs sont ceux dont la distance entre les portes sera d’au moins 3 mètres, afin d’être certain que l’une sera déjà refermée quand l’autre s’ouvrira.

LA QUALITE DE LA FENETRE

Les fenêtres modernes sont toutes munies de garnitures d’étanchéité qui leur confèrent d’excellentes performances en terme de perméabilité à l’air et d’étanchéité à l’eau. Des solutions performantes existent en menuiseries bois, PVC, et aluminium à rupture de ponts thermiques. Les menuiseries en aluminium sans rupture de ponts thermiques sont à proscrire en raison de la forte conductivité thermique de ce matériau (source de déperditions thermiques et d’inconfort).

Afin d’apporter toutes garanties à l’utilisateur et de ne pas provoquer de désordres dans la maçonnerie, il est conseillé de faire appel à une entreprise qualifiée.

L’amélioration de l’étanchéité à l’air d’un logement permet de supprimer les courants d’air mais nécessite la mise en place d’une ventilation contrôlée.

Grâce à cette ventilation, vous bénéficierez d’une bonne qualité de l’air. Une ventilation bien faite est une arme efficace : elle met votre maison à l’abri de l’humidité, source de corrosion des équipements, de décollement des papiers peints, de développement des moisissures.

LE DOUBLE VITRAGE

Le double vitrage classique (deux verres emprisonnant une lame d’air) est plus performant que le simple vitrage :
• il réduit l’effet de paroi froide ;
• il diminue les condensations et les déperditions thermiques à travers les fenêtres.

Le double Vitrage à Isolation Renforcée (VIR) constitue la nouvelle génération de doubles vitrages. Une fine couche transparente peu émissive (généralement à base d’argent) est déposée sur une des faces du verre (coté lame d’air). Cette couche agit comme un bouclier invisible pour empêcher en hiver la chaleur intérieure de fuir à l’extérieur. Le double Vitrage à Isolation Renforcée (VIR) a un pouvoir isolant deux à trois fois supérieur à celui d’un double vitrage ordinaire, et plus de quatre fois supérieur à celui d’un vitrage simple.

   Il peut permettre des
économies de chauffage
de l’ordre de 10 %
et améliore fortement les
conditions de confort.
En effet, il fait disparaître
l’effet de paroi froide.
Associé à un système
de gestion des apports
solaires (occultation extérieure),
il peut contribuer
à limiter les effets de
surchauffe en été.

Un double vitrage dans une maison passive n'apporte pas ou moins de gains d'énergie solaire qu'un triple vitrage. Ce dernier apporte dans la maison froide plus d'énergie qu'il ne perd de chaleur. Le problème rencontré avec le triple vitrage est une déformation des couleurs.Actuellement on peut trouver sur le marché quelques doubles vitrages très performants, mais ils n'égalent pas les qualités d'un triple vitrage. Ils sont toutefois économiquement plus intéressants.

Ces vitrages, très performants en hiver, peuvent poser problème lors de la période estivale car ils fonctionnent comme des capteurs. Le soleil étant plus haut en été qu'en hiver, la maison passive peut se doter de protections solaires, type auvent ou brise-soleil, qui jouent avec les inclinaisons du soleil.

Cotés est et ouest, le soleil pénètre profondément dans les pièces et une protection solaire pour l'été est nécessaire.

Il n'existe actuellement que très peu de fenêtres adaptées au label Habitat passif que l'on peut installer en toiture. C'est encore en cours de développement.

Outre le vitrage proprement dit, la fenêtre dispose d'un cadre spécifique. En effet, celui-ci est également source de transfert de chaleur. Au montant en aluminium on préfèrera un en bois contenant de l'isolation. Tout comme les fenêtres, les portes d'entrée sont spécifiques. Elles contiennent de l'isolation et sont imperméables à l'air. Les échanges thermiques entre intérieur et extérieur sont par conséquent limités.

 De nos jours on utilise des menuiseries en double vitrage. Outre le fait qu’elles suppriment l’effet de parois froides et les  condensations, elles sont surtout de très bons isolants. En effet, cela est possible car on intercale entre les deux vitres une lame de gaz, donc la conductivité thermique est faible. Il peut donc s’agir :

• D’argon dont = 0,01772 W.K^-1.m^-1
• De krypton dont = 0.00949 W.K^-1.m^-1
• D’air dont = 0,0262 W.K^-1.m^-1

Mais le double vitrage ne fait pas tout. En effet la nature de la menuiserie joue pour beaucoup, elles doivent être isolantes également. Ainsi les dormants en bois sont intéressants, car le bois est par nature un isolant (= 0.36 W.K^-1.m^-1 pour du pin) le PVC, ou les menuiseries en aluminium à rupture de ponts thermiques, ce qui est indispensable vu que l’aluminium a une grande conductivité thermique (= 237 W.K^-1.m^-1 !).

 L’apport passif

Comme nous venons de le voir, une fenêtre laisse plus ou moins passer l’énergie solaire. Elle se comporte alors comme une serre. La lumière traverse d’abord le verre. L’énergie est alors absorbée par le bâtiment. C’est pour cela que l’on place dans les maisons bioclimatiques des murs « tampons » en face de baies vitrées ou verrière, qui ont une grande capacité de stockage calorique. La chaleur se diffuse sous forme de rayonnement infrarouge. Le double vitrage, qui plus est VIR, empêche ses rayonnements de s’échapper, la chaleur s’accumule dans la maison. Ainsi on peut avoir des fenêtres qui ont un bilan énergétique annuel en apport passif et déperditions positif, c’est-à-dire qu’elles reçoivent plus d’énergie qu’elles n’en perdent.

Cet apport passif est particulièrement le bien venu en hiver, quand les besoins en chaleur sont les plus importants. Cependant, il créé une surchauffe en été, ce qui énergiquement sera couteux en climatisation. Les vitrages Sud sont intéressants l’hiver, mais l’été il faudra les protéger avec des avancées comme par exemples des balcons ou des protections solaires fixes. Le soleil étant plus bas l’hiver que l’été, ses rayons lumineux n’atteindront les ouvertures que l’hiver.

En revanche, le bilan énergétique annuel des vitrages est et ouest est plus important que pour le Sud. Il suffira de les ombrager avec des protections mobiles.

En France, on estime que les ponts thermiques, ponctuels ou linéaires ( ex  : balcon ), représentent plus de quarante pour cent des déperditions. Ils entraînent sur la surface intérieure de la paroi une chute locale de température et créent des zones froides localisées dans la maison. Ils se situent essentiellement au niveau du socle des bâtiments, des encadrements de baies, des liaisons mur-plancher ou mur-toiture , des avant-toits en saillie, des balcons et autres éléments traversants.

Les vérandas et murs trombes

Utilisations

Les vérandas sont des espaces habitables vitrés donnant sur l’habitat.

Parmi les différents intérêts que présentent les vérandas, leur utilisation en tant que chauffage est à (re)découvrir.

Si elle est source de chaleur pour l’habitat, la véranda constitue également un espace agréable, lumineux et directement chauffé par le soleil.

Pour que la véranda soit le meilleur espace de confort possible et une bonne source de chaleur, certains critères de construction sont à prendre en compte.

Fonctionnement

La première caractéristique d’une véranda est de ne jamais être artificiellement chauffée.

La température d’une véranda fluctue au cours de la journée, elle doit donc être occupée en fonction de l’ensoleillement.

Les trois composants essentiels d’une véranda sont : les surfaces vitrées, les masses thermiques et l’isolation thermique.

La jonction entre la véranda et l’habitat est essentielle : c’est par elle que la chaleur captée durant la journée par la véranda sera transmise.

La masse thermique des matériaux de jonction joue donc un rôle important, même si la simple ouverture de portes et de fenêtres entre la véranda et l’habitat est très efficace pour transmettre la chaleur.

Les vitrages peuvent représenter la plus grande surface possible d’une véranda, étant donné que c’est par leur biais que l’énergie solaire est captée.

Selon que l’isolation thermique extérieure de l’habitation englobe ou non la véranda, celle-ci sera considérée comme étant une véranda froide ou une véranda chaude.

Une véranda chaude est nettement préférable pour être utilisée en tant que pièce à vivre et apport de chauffage.

Une véranda froide peut servir de cellier.

Il convient de bien isoler l’enveloppe extérieure de la véranda.

Une véranda peut donc :

• Capter le soleil en hiver (elle doit en être abritée l’été)
• Stocker la chaleur captée
• La transférer efficacement vers le logement.

L'ORIENTATION 

Plus une véranda est orientée vers le sud, plus elle sera performante, mais les orientations sud-est à sud-ouest sont acceptables si le plein sud n’est pas réalisable.

Les ombres suscitées par l’environnement (relief naturel, immeubles, etc.) sont à prendre en compte pour l’orientation.

Si les brumes matinales sont fréquentes en hiver, il est plus judicieux d’orienter légèrement vers l’ouest la véranda, afin de profiter davantage du soleil couchant.

Par rapport à une orientation sud, les sud-sud-est ou sud-sud-ouest réduisent de 5% les apports solaires

Quant aux orientations plein ouest et plein est, c’est jusqu’à 45% de l’apport solaire qui est perdu.

Les matériaux de construction

Ils sont à choisir en fonction de leur capacité d’inertie thermique : L’aluminium, l’acier et le PVC sont ainsi à éviter.

Certaines essences de bois sont bien adaptées à la construction des vérandas, tant à un niveau thermique, pratique, que esthétique.

Si les bois rouges américains, tel le Red Cedar, sont souvent prisés pour cet usage, il convient de se souvenir que leur écobilan est négatif à cause du poids énergétique de l’importation.

Les couleurs

Le choix de la couleur a un impact énergétique très important, puisqu’il peut conduire jusqu’à des écarts de 25% dans le bilan énergétique final de la véranda.

Les couleurs chaudes sont à privilégier pour les parois internes de la véranda, car elles absorbent mieux l’énergie solaire. Les couleurs brunes, marron et ocre remplissent bien cet office.

Le blanc est à éviter, car cette couleur réfléchissante renverrait le rayonnement solaire à l’extérieur et pourrait créer en plus, un inconfort visuel.

En été

Une véranda bien conçue à un niveau thermique doit bien protéger du soleil en été. La toiture d’une véranda ne doit pas être vitrée afin d’éviter les risques de surchauffe.

Le toit doit être de petite dimension afin de ne pas masquer le soleil d’hiver, plus bas que celui d’été.

L’orientation de cette toiture est propice à l’installation de capteurs photovoltaïques, qui assurent en même temps la zone d’ombre indispensable en été.

Des arbres à feuilles caduques constituent une bonne protection, car le feuillage d’été arrête le soleil tandis qu’en hiver l’arbre dénudé le laisse passer.

Dans ce cas, les arbres doivent être assez hauts et assez proches de la véranda pour assurer leur rôle protecteur en été.

Si la couverture d’une véranda est malgré tout en vitrages, ceux-ci doivent être dotés d’un système de couverture amovible extérieur amovible entre hiver et été (un système d’occultation par l’intérieur n’empêcherait pas la surchauffe).

La ventilation joue également un rôle important durant l’été sur le confort d’une véranda. Pour qu’elle soit suffisante, il faut que 20 à 30% de la surface vitrée totale puisse s’ouvrir (portes comprises).

Superficie

La prise en compte d’une surface minimale permet à la véranda d’être effectivement une " pièce à vivre " confortable.

Pour pouvoir disposer une table et quatre chaises, une longueur d’au moins 2,5 m sur une largeur d’au moins 1,8m sont nécessaires.

Cette surface minimale permet d’avoir 6m² de vitrages, ce qui en fait s’avère insuffisant pour un bon rendement énergétique de la véranda.

Pour chauffer correctement, celle-ci devrait en effet mesurer 4m de longueur.

Formes

Les formes que peuvent prendre les vérandas sont variées et à adapter aux possibilités et exigences de chaque cas.

Quatre exemples se retrouvent cependant majoritairement : en verrue, en appui d’angle, semi-encastrée et encastrée :

• Encastrée : l’intégration totale de la véranda au logement augmente considérablement son rendement énergétique, grâce aux nombreuses surfaces de contact entre les deux.

• En appui d’angle : ces vérandas sont partiellement encastrées dans l’habitat, et l’apport énergétique est positif.

• Semi-encastrée : cette disposition offre une ouverture latérale de la véranda ce qui augmente le champ de vision depuis l’intérieur. Le rendement énergétique est équivalent à celui d’une véranda en appui d’angle.

• En verrue : accolé à l’habitat, ce type de véranda est peu performant sur le plan énergétique car la surface de transfert de chaleur vers le logement est faible.

Murs trombes

définition:

Le mur Trombe ou mur Trombe-Michel, qui a été conçu par le Professeur Félix Trombe et l'architecte Jacques Michel, est un mur capteur. Il est composé d'un bloc de matière à forte inertie (béton, pierre, etc.) qui accumule le rayonnement solaire du jour et le restitue pendant la nuit. Devant cette paroi, on place une vitre pour créer un effet de serre pour chauffer l'air.

On peut améliorer ce mur capteur, en augmentant l'absorption du mur stockeur (par exemple en le peignant en noir). Ce mur peut aussi être percé d'ouvertures pour permettre la circulation de l'air chaud.

À partir du concept de base, on peut utiliser des technologies de pointe comme des doubles vitrages à faible émissivité thermique pour augmenter le rendement du mur. On peut rendre active cette technologie passive par l'ajout de ventilation motorisé sur les clapets de circulation d'air.

L’utilisation de la chaleur du soleil en direct par l’habitat peut également passer par l’isolation de murs capteurs.

La technique dite des murs "trombes"  permet d’optimiser au maximum l’énergie du soleil .

L’espace (quelques cm) laissé entre les deux parois crée une zone d’air qui est fortement chauffée par le soleil.

Cet air chaud se diffuse ensuite dans les parois du mur capteur.

Cet application est en réalité moins simple qu’il n’y paraît et nécessite une haute technicité. Il est en effet primordial que la mise en œuvre ne laisse aucun défaut d’étanchéité à l’air qui pourrait poser des problèmes, de condensation et donc d’humidité.