Parlons confort thermique

Nous avons conscience que la chaleur va des corps chauds vers les corps froids, que les corps chauds perdent de la chaleur et que les corps froids l'absorbent. Il en est de même de notre corps qui a besoin de perdre de la chaleur puisqu'il en crée constamment par son fonctionnement biologique et son activité physique. S'il ne peut pas perdre cette chaleur on a trop chaud, dans un premier temps on transpire car l'évaporation absorbe de la chaleur, ensuite cela peut devenir grave, au delà de 42°C c'est la dégradation du cerveau et des principaux organes, puis la mort. Si on en perd de trop on a froid, on se couvre pour mieux s'isoler et si on ne peut pas conserver un minimum vital de chaleur c'est également la mort qui nous guette. Par exemple, un homme tombé à la mer ne peut pas survivre plus de quelques minutes dans de l'eau au dessous de 14 °C, l'eau étant un bon conducteur de la chaleur (15 fois plus que le polystyrène) lui absorbe toute son énergie, le corps se refroidit et les réactions chimiques des cellules se bloquent.

On échange notre chaleur avec l'environnement essentiellement par convection et rayonnement, parfois dans certaines régions de notre planète les habitants se couchent sur des sols en marbre ou carrelage pour se rafraîchir par conduction. Certains animaux, les chiens par exemple pratiquent ainsi.

Lorsque notre corps arrive à dissiper exactement la chaleur qu'il produit, on est bien.
Si notre corps, qui, dans des conditions tranquilles d'activité, est à une température superficielle d'environ 34°C, se trouve, légèrement vêtu, dans un local dont les parois sont à 19 ou 20°C, et l'air calme à 20 ou 21°C , on est bien. Un homme nu, en inactivité, est en bon équilibre avec un environnement à 28°C

Notre corps échange la chaleur avec les parois par rayonnement, et avec l'air bien évidemment par convection. Si les parois sont plus fraîches et l'air plus chaud, on a une sensation de frisson, on se sent fiévreux, si c'est le contraire on trouve qu'il fait chaud mais que le fond de l'air est agréable. Dans le cas d'installations réversibles (nous y reviendrons plus loin) les spécialistes de la climatisation préfèrent installer des convecteurs d'air frais en hauteur plutôt que de rafraîchir par les tuyaux qui sont dans le sol, car l'air frais est plus agréable qu'un sol froid.

On en revient à notre plafond et à notre caverne. L'air chauffé par les radiateurs, on en voit les traces le long des murs, monte au plafond et chauffe le plafond. Si celui-ci est en béton il va absorber la chaleur de convection à 30/35°C , voire plus, et la restituer sous forme de rayonnement infrarouge très basse fréquence, une chaleur agréable venant du ciel (voir la publicité sur les radiateurs électriques "radiants", les systèmes de chauffage par plafond radiant). Si le plafond est recouvert de carton, l'air chaud va stagner en haut jusqu'à ce que l'épaisseur soit suffisante pour descendre jusqu'à la hauteur de notre visage et nous chauffer les joues, tout en ayant froid aux pieds.
Les normes de la Commission du Chauffage et de la Ventilation disent qu'on doit mesurer les températures de confort à 60 cm du sol, c'est certainement pour cela qu'on met les thermostats d'ambiance à 1,40 mètre du sol!!!

Pour se sentir bien, ne pas avoir la fièvre au visage et froid aux pieds, pouvoir dissiper sa propre chaleur vers des parois absorbantes, il faut des parois conductrices, stables en température, donc ayant de l'inertie thermique, donc des parois lourdes, des parois non recouvertes d'une épaisse couche de matière légère et non conductrice de la chaleur. Les matériaux lourds sont à la fois bons conducteurs et bons absorbeurs de la chaleur. La chaleur emmagasinée et ensuite restituée à l'air par convection. Il faut donc éviter d'isoler les murs par l'intérieur.

C'est le four à pain, le four à pizzas, la grotte de l'homme des cavernes, les maisons troglodytes, les énormes poêles en céramique de l'Europe Central, toute cette expérience ancestrale qu'on remplace par du fuel, du fuel pour chauffer, du fuel pour rafraîchir.

Le culte du progrès ne doit pas exclure l'expérience de nos ancêtres.

En définitif, le chauffage ne doit pas nous envoyer de la chaleur, il doit nous éviter d'en perdre de trop pour éviter la sensation de froid qui provient du fait que le corps n'arrive pas à fournir suffisamment de chaleur. La preuve, il suffit de faire des mouvements pour se réchauffer. C'est la température des parois qui limite les pertes par rayonnement et apporte le confort thermique. L'air chaud est sec, plus les radiateurs sont chauds, plus l'air est sec. Plus l'air est sec, plus il est mauvais conducteur. Cela entrave l'élimination de notre propre chaleur, d'où une sensation de fièvre et de joues brûlantes, puisque c'est par le visage, non couvert, que nous évacuons la majeur partie de notre chaleur. De plus, lorsqu'on respire de l'air sec, il absorbe plus d'eau dans les poumons et il nous déshydrate ce qui augmente encore l'inconfort. On perd environ un litre d'eau par jour rien que par l'haleine, dans un environnement tempéré bien sûr.
On retrouve un problème analogue avec les murs en matériaux compromis cités plus haut. Ils sont, par leur fonction d'isolant, mauvais conducteur de la chaleur et donc sec comme l'isolation intérieure. Ils créent, comme l'air chaud, un inconfort par déshydratation, et comme l'isolation par l'intérieur un inconfort par manque d'absorption de notre énergie rayonnée.

L'air chaud chauffe accessoirement les parois si elles ne sont pas recouvertes d'isolant, c'est ce qu'on appelle le chauffage par convection, sinon il ne chauffe rien, puisqu'il n'y a rien à chauffer sinon les meubles. Il y a 50 ans on faisait des installations de chauffage par air chaud avec d'énormes gaines qui débouchaient par de longues grilles au pied des fenêtres. A l'époque il n'y avait pas d'isolant sur les murs.
Elles ont été vite rejetées car inconfortables. Les installations de chauffage central à eau sont plus confortables grâce à la présence des radiateurs, en fonte si possible. On retrouve la présence d'inertie thermique. Les radiateurs électriques à inertie sont un peu moins inconfortables que les radiateurs électriques en tôle.

En conclusion la chaleur "froide" chauffe mieux, c'est à dire est plus confortable, que la chaleur "chaude". Des parois à 20°C chauffe mieux que de l'air à 45°C.

Le confort thermique, c'est de l'air moyennement humide à une température de 2 à 3 degrés au dessus de celle des parois. C'est ce que l'on obtient avec l'isolation par l'extérieur et le chauffage que nous allons décrire plus loin.