Déphasage thermique : quel isolant pour garder la fraîcheur en été ?
Votre chambre sous les combles devient une étuve dès les premières chaleurs ? La toiture est souvent en cause, et une partie de la réponse tient au déphasage thermique de l’isolant : le temps que met la chaleur pour traverser la paroi. Avec 20 cm de laine de verre, le pic de chaleur arrive environ 3 heures après celui du dehors. Avec 20 cm de fibre de bois dense, près de 13 heures plus tard, en pleine nuit.
Formule de calcul, tableau de déphasage de neuf isolants à épaisseur égale, objectif en toiture, autres leviers du confort d’été : vous saurez quel isolant choisir et où le poser en priorité.
L’essentiel en 30 secondes
- Définition : le retard, en heures, entre le pic de chaleur dehors et son arrivée de l’autre côté de la paroi.
- Formule : φ = 1,38 × e × √(ρ × c ÷ λ), avec c en Wh/(kg.K). Un ordre de grandeur pour un isolant seul.
- Pour 20 cm : environ 2,9 h pour la laine de verre, 5,5 h pour la laine de roche, 7,9 h pour la laine de bois souple, 12,9 h pour la fibre de bois dense.
- Objectif en toiture : 10 heures au minimum, idéalement autour de 12 heures.
- Priorité : la toiture, puis protections solaires extérieures et ventilation de nuit.
La fiche récap à imprimer : formule, tableaux de déphasage et check-list du confort d’été, sur 2 pages A4.
Le déphasage thermique, c’est quoi ?
Le déphasage thermique est le temps, en heures, que met le pic de chaleur extérieur pour traverser une paroi et atteindre sa face intérieure. Plus il est long, plus la chaleur de l’après-midi arrive tard dans la maison.
Sous une toiture en plein soleil, la couverture chauffe surtout en milieu de journée. Avec un déphasage de 4 heures, ce pic atteint la chambre en début de soirée, quand il fait encore chaud dehors. Avec 12 heures, il arrive vers 3 heures du matin, quand vous pouvez ouvrir les fenêtres sur l’air frais.
Le déphasage va de pair avec l’amortissement : en traversant un isolant dense, l’onde de chaleur perd aussi de son amplitude. Pour le confort, c’est même cet amortissement qui compte le plus, souligne EnvirobatBDM.
Déphasage, inertie, diffusivité : ne pas tout confondre
Le déphasage mesure un retard, l’inertie thermique un stockage, la diffusivité thermique une vitesse de propagation. Les trois sont liés.
- Inertie thermique : la capacité à stocker la chaleur. Plus elle est forte, plus le bâtiment se réchauffe et se refroidit lentement (ADEME). Pour un isolant : densité × chaleur spécifique × épaisseur.
- Diffusivité thermique : a = λ ÷ (ρ × c). Plus elle est faible, plus la chaleur avance lentement : c’est elle qui fixe le déphasage.
- Effusivité : √(λ × ρ × c). Elle dit si une surface absorbe vite la chaleur de la pièce : c’est l’affaire des matériaux lourds côté intérieur.
Inertie thermique des matériaux : un exemple
Pour 20 cm, la laine de bois souple Thermoflex (50 kg/m³, 2 100 J/(kg.K)) stocke 21 kJ par m² et par degré, une laine de verre de 15 kg/m³ environ 3 kJ : sept fois moins. Selon l’ADEME, ces isolants denses apportent surtout de l’inertie aux parois légères, comme une toiture en charpente.
Comment calculer le déphasage d’un isolant ?
Le calcul du déphasage thermique demande quatre données de la fiche technique : épaisseur, densité, chaleur spécifique et lambda.
La formule du déphasage
φ = 1,38 × e × √(ρ × c ÷ λ)
φ : déphasage en heures. e : épaisseur en m. ρ : densité en kg/m³.
c : chaleur spécifique en Wh/(kg.K), soit la valeur en J/(kg.K) divisée par 3 600. λ : lambda en W/(m.K).
Elle découle de la solution classique de l’équation de la chaleur pour une onde de 24 heures dans un matériau très épais : φ = (e ÷ 2) × √(24 ÷ (π × a)), a étant la diffusivité en m²/h, et √(24 ÷ π) ÷ 2 = 1,38. La note technique d’EnvirobatBDM sur le déphasage des isolants en montre les limites : sur 20 cm, elle surestime le déphasage jusqu’à environ une heure et ignore les autres couches. Elle sert à comparer, pas à garantir.
Exemple chiffré : 20 cm de fibre de bois contre 20 cm de laine de verre
À épaisseur égale et pour une résistance thermique proche (R = 5,55 contre 5,26), la laine de bois souple retarde la chaleur 2,7 fois plus longtemps que la laine de verre.
Calculer le déphasage de 20 cm de laine de bois et de 20 cm de laine de verre.
Relever les données de la fiche technique
Laine de bois Thermoflex : 50 kg/m³, 2 100 J/(kg.K), lambda 0,036. Laine de verre (valeurs types EnvirobatBDM) : 15 kg/m³, 1 030 J/(kg.K), lambda 0,038.
Convertir la chaleur spécifique en Wh/(kg.K)
Divisez par 3 600 : 0,583 et 0,286 Wh/(kg.K). Sans cette conversion, le résultat est faux d’un facteur 60.
Calculer ρ × c ÷ λ, puis sa racine carrée
Laine de bois : 50 × 0,583 ÷ 0,036 = 810, racine 28,5. Laine de verre : 15 × 0,286 ÷ 0,038 = 113, racine 10,6.
Multiplier par 1,38 et par l’épaisseur en mètres
Laine de bois : 1,38 × 0,20 × 28,5 = 7,9 heures. Laine de verre : 1,38 × 0,20 × 10,6 = 2,9 heures.
Tableau : déphasage des isolants pour 20 cm
Pour 20 cm, le déphasage thermique de la fibre de bois dense dépasse 12 heures, celui du liège 9,5 heures, la laine de bois souple approche 8 heures. Les autres isolants se tiennent entre 5 et 6,5 heures, la laine de verre sous 3.
| Isolant (référence) | Densité (kg/m³) | Chaleur spécifique (J/(kg.K)) | Lambda (W/(m.K)) | Déphasage pour 20 cm |
|---|---|---|---|---|
| Fibre de bois dense (Thermowall 5 en 1) | 150 | 2 100 | 0,040 | 12,9 h |
| Liège expansé | 110 | 1 560 | 0,040 | 9,5 h |
| Laine de bois souple (Thermoflex) | 50 | 2 100 | 0,036 | 7,9 h |
| Ouate de cellulose insufflée (Cellaouate) | 50 à 60 | 2 110 | 0,041 | 7,4 à 8,1 h |
| Polyuréthane PIR (panneau alu) | 31 | 1 400 | 0,022 | 6,5 h |
| Ouate de cellulose soufflée (Cellaouate) | 25 à 35 | 2 110 | 0,039 | 5,3 à 6,3 h |
| Laine de chanvre, lin et coton (Biofib’Trio) | 30 | 1 800 | 0,038 | 5,5 h |
| Laine de roche (panneau pour rampants) | 45 | 1 030 | 0,033 | 5,5 h |
| Laine de verre | 15 | 1 030 | 0,038 | 2,9 h |
Méthode et sources : fiches Gutex (Thermowall 5 en 1, Thermoflex), Cellaouate, Biofib’Trio, Sika (Sikatherm PIR AL Plus RE) et Rockwool (Rockcomble Évolution). Liège : fiche Naturmat, chaleur spécifique du fabricant Amorim (EN ISO 10456). Laine de verre : note EnvirobatBDM. Chaleur spécifique des laines minérales et du polyuréthane : règles Th-bât. Les valeurs de l’ECIMA, syndicat de la ouate, suivent le même ordre.
À résistance thermique égale, l’écart se creuse
À 20 cm, le polyuréthane semble bien placé, mais il isole presque deux fois plus (R = 9,1). La note EnvirobatBDM recommande de comparer à résistance égale : pour R = 6, il suffit de 13,2 cm de polyuréthane, qui ne donnent plus que 4,3 heures. Le déphasage de la laine de bois, de la ouate, de la laine de roche et de la laine de verre garde le même ordre.
| Isolant | Épaisseur pour R = 6 | Déphasage |
|---|---|---|
| Fibre de bois dense | 24 cm | 15,5 h |
| Liège expansé | 24 cm | 11,4 h |
| Ouate de cellulose insufflée | 24,6 cm | 9,1 à 9,9 h |
| Laine de bois souple | 21,6 cm | 8,5 h |
| Ouate soufflée (après tassement) | 23,4 cm | 6,3 à 7,4 h |
| Laine de chanvre, lin et coton | 22,8 cm | 6,3 h |
| Laine de roche | 19,8 cm | 5,4 h |
| Polyuréthane PIR | 13,2 cm | 4,3 h |
| Laine de verre | 22,8 cm | 3,3 h |
Meilleur isolant contre la chaleur : les limites à connaître
La fibre de bois dense coûte plus cher : environ 49 € HT/m² en 160 mm pour le Thermowall 5 en 1, contre environ 21 € HT/m² pour la laine de bois Thermoflex (prix publics Naturmat, à titre indicatif). Côté feu, les biosourcés sont classés E ou F, la laine de roche A1. Le liège expansé en panneaux est dense mais cher. La laine de chanvre, lin et coton Biofib’Trio fait jeu égal avec la laine de roche ; la laine de fibres végétales Isovégétal, plus dense (40 kg/m³), ne publie pas de chaleur spécifique. Voir aussi le prix au m² de la laine de bois.
Quel déphasage viser ?
En toiture, visez au moins 10 heures de déphasage, comme le CAUE de l’Aude dans sa fiche sur l’isolation de la toiture, et idéalement autour de 12 heures. Avec 12 heures pour l’ensemble isolant et paroi, explique l’ADEME, la chaleur commence à entrer le soir, quand on peut ventiler.
- Toiture et rampants : 10 à 12 heures. Après les fenêtres, le toit apporte le plus de chaleur (ADEME).
- Combles perdus : le grenier fait tampon ; la ouate à R = 7 donne 7,7 heures (ECIMA).
- Murs maçonnés lourds : ils ont déjà de l’inertie et, selon l’ADEME, le choix de l’isolant y change peu cette inertie. Visez d’abord la résistance thermique (voir comment isoler un mur ancien).
Quelle épaisseur pour atteindre 10 heures ?
Même formule, à l’envers : e = 10 ÷ (1,38 × √(ρ × c ÷ λ)). Il faut 15,5 cm de fibre de bois dense, 21 cm de liège, 25,5 cm de laine de bois souple, 25 à 27 cm de ouate insufflée, 32 à 37 cm de ouate soufflée, 37 cm de laine de roche et 68 cm de laine de verre, hors de portée en rampants.
Au-delà de 12 heures, le gain devient faible : l’amortissement progresse moins vite que le déphasage, rappelle EnvirobatBDM.
Isolation contre la chaleur : commencer par la toiture et les combles
L’isolation contre la chaleur commence par la toiture, principale cause de surchauffe selon le CAUE de l’Aude. La technique dépend de vos combles.
Combles perdus : souffler épais
Pour isoler des combles contre la chaleur l’été, la ouate soufflée reste la solution la plus économique. Avec la ouate de cellulose en vrac Cellaouate, R = 7 demande 33,5 cm soufflés. Notre guide ouate de cellulose : prix au m² et nombre de sacs détaille le chantier.
Combles aménagés : isolation de la toiture contre la chaleur sous rampants
Sous rampants, la laine de bois souple se pose serrée entre chevrons : 20 cm de Thermoflex (R = 5,55) donnent 7,9 heures, 24 cm (R = 6,65) 9,4 heures ; la laine de bois Doug’Flex donne un résultat proche. Côté intérieur, un frein-vapeur hygrovariable (voir le rôle du frein-vapeur) puis un parement : une plaque de plâtre ajoute près de 2 heures derrière une laine de bois, selon EnvirobatBDM.
Sarking en fibre de bois : la solution en réfection de toiture
Si vous refaites la couverture, posez un panneau de fibre de bois dense sur les chevrons : c’est le sarking. Exemple : 35 mm de Multiplex-top ajoutent environ 2,5 heures ; avec 20 cm de Thermoflex entre chevrons, on atteint environ 10,4 heures et R = 6,25. Estimation prudente : plusieurs couches font plus que la somme de leurs effets (EnvirobatBDM).
Isolant pare-pluie en fibre de bois Multiplex-top : panneau de sous-toiture rainuré-bouveté de 22 ou 35 mm, 220 kg/m³, étanche à la pluie dès 15° de pente selon Gutex. Environ 10 € HT/m² en 35 mm, prix public Naturmat à titre indicatif.
Voir nos rayons toiture extérieure, combles et rampants et laine et fibre de bois, et nos guides quel matériau pour quelle isolation et comment isoler ses combles.
Les autres leviers du confort d’été
Un bon déphasage thermique ne suffit pas : selon EnvirobatBDM, un vitrage ensoleillé transmet jusqu’à environ 600 W/m² en plein été, au moins cent fois plus qu’une paroi opaque de même surface. Les fenêtres passent donc en premier.
- Protections solaires extérieures : volets, stores, brise-soleil, plus efficaces qu’à l’intérieur. L’ADEME juge les volets roulants micro-ajourés la meilleure option, d’abord sur les façades sud-ouest à nord-ouest.
- Ventilation nocturne : fermer le jour, ouvrir la nuit en courant d’air. Même bien isolé, un logement doit évacuer sa chaleur la nuit (ADEME).
- Couleur de la toiture : une surface claire réfléchit le soleil, mais un toit blanc n’a qu’un effet limité s’il est déjà bien isolé (ADEME).
- Masse intérieure : plâtre, terre crue ou brique au contact de l’air intérieur stockent la fraîcheur de la nuit. Évitez les faux plafonds, qui gardent la chaleur.
- Brasser l’air : un ventilateur de plafond abaisse la température ressentie de 2 à 3 °C (ADEME).
Le détail de ces gestes est dans le guide de l’ADEME Comment garder son logement frais tout l’été ?.
FAQ sur le déphasage thermique
Qu’est-ce que le déphasage thermique ?
C’est le temps que met la chaleur extérieure pour traverser une paroi, entre le pic de température dehors et le pic côté intérieur. Il s’exprime en heures. En toiture, 10 à 12 heures de déphasage font arriver la chaleur de l’après-midi pendant la nuit, quand on peut ventiler.
Comment calculer le déphasage d’un isolant ?
Avec la formule simplifiée φ = 1,38 × e × √(ρ × c ÷ λ) : épaisseur e en mètres, densité ρ en kg/m³, chaleur spécifique c en Wh/(kg.K), lambda en W/(m.K). Exemple : 20 cm de laine de bois Thermoflex donnent environ 7,9 heures. C’est un ordre de grandeur.
Quel isolant a un bon déphasage ?
Les isolants denses à forte chaleur spécifique : fibre de bois en panneaux rigides (environ 12,9 heures pour 20 cm), liège expansé (9,5 heures), laine de bois souple et ouate insufflée (7,4 à 8,1 heures). Laines minérales et polyuréthane restent loin derrière à résistance thermique égale.
Quelle différence entre inertie thermique et déphasage ?
L’inertie thermique est la capacité d’un matériau ou d’un bâtiment à stocker de la chaleur. Le déphasage est le retard avec lequel la chaleur traverse une paroi. Un isolant dense stocke plus de chaleur et la laisse donc passer plus lentement, mais un mur très inerte peut isoler peu.
Quel déphasage viser pour une toiture ?
Au moins 10 heures, idéalement autour de 12 heures pour l’ensemble de la paroi. Avec une laine de bois souple, il faut environ 25 cm, ou 20 cm complétés par un panneau de fibre de bois dense en sarking. Au-delà de 12 heures, le gain devient faible.
La laine de verre protège-t-elle de la chaleur en été ?
Un peu, grâce à sa résistance thermique, mais elle retarde peu la chaleur : environ 3 heures pour 20 cm selon notre calcul, 3,6 heures à R = 7 selon l’ECIMA. Sous une toiture exposée, la chaleur arrive donc dès la soirée. En rampants, un isolant plus dense est préférable.
Un projet d’isolation contre la chaleur ?
Le confort d’été se joue d’abord sous la toiture : un isolant dense, une épaisseur suffisante et des protections solaires. Rampants, combles perdus ou sarking : nos conseillers vous aident à choisir l’isolant, à calculer l’épaisseur et à chiffrer votre projet.
