Déphasage thermique dans les vieilles maisons en pierre : en quoi ce n'est pas de l'isolation

L'isolation d'une paroi se mesure par sa résistance thermique R (ou son inverse, le coefficient U). C'est une grandeur d'état stable : pour un écart de température donné entre l'intérieur et l'extérieur, elle dit combien de chaleur traverse la paroi par heure. Elle ne dit rien du temps que met cette chaleur à traverser.

Le déphasage est une grandeur dynamique : il mesure le décalage, en heures, entre le pic de température à l'extérieur d'une paroi et son effet sur la face intérieure. Il dépend surtout de l'épaisseur de la paroi et de sa diffusivité thermique (rapport entre sa conductivité et sa capacité à stocker la chaleur, elle-même liée à la densité du matériau), pas de sa résistance thermique.

Les deux propriétés viennent du même matériau mais ne varient pas ensemble. Un isolant moderne (laine minérale, polystyrène) est efficace parce qu'il est léger et peu conducteur : il isole bien, mais sa faible masse le fait chauffer et refroidir vite, donc il déphase peu, même posé en grande épaisseur. Une paroi massive (pierre, terre, béton plein) fonctionne à l'inverse : sa conductivité reste élevée, donc elle isole mal, mais son épaisseur et sa masse font qu'elle met longtemps à transmettre une variation de température, donc elle déphase bien.

Les murs en pierre des maisons construites avant les années 1950 font typiquement 50 à 70 cm d'épaisseur, en moellons ou en pierre de taille. La pierre conduit la chaleur presque aussi bien que le béton, donc un tel mur, seul, isole mal. Mais son épaisseur et sa densité lui donnent une inertie considérable : le déphasage d'un mur en pierre de cette épaisseur se situe généralement entre 8 et 14 heures selon la densité de la pierre et son taux d'humidité, un ordre de grandeur classique en physique du bâtiment, pas une valeur calculée par un DPE particulier.

Ordres de grandeur usuels en physique du bâtiment pour des parois homogènes courantes, à titre d'illustration. Le déphasage réel dépend du matériau exact, de son humidité et des enduits.

Le mur en pierre et le mur à ossature bois isolé occupent des positions presque opposées : le premier déphase beaucoup mieux, le second isole beaucoup mieux. Aucun des deux n'a les deux qualités à la fois par construction.

L'été, un déphasage de 10 à 12 heures veut dire que la chaleur qui frappe la façade en début d'après-midi n'atteint la face intérieure du mur qu'au cœur de la nuit, au moment où l'air extérieur est redescendu. En ouvrant les fenêtres la nuit sur au moins deux façades, cette chaleur repart aussitôt qu'elle arrive : la pièce reste fraîche en journée. C'est le même principe que la surventilation nocturne décrite dans notre article sur le confort d'été « insuffisant », sauf qu'ici le mur lui-même joue le rôle de tampon avant que la ventilation prenne le relais.

L'hiver, le même mur laisse fuir la chaleur en continu, à toute heure, dès qu'il fait plus froid dehors que dedans. Le déphasage ne joue plus aucun rôle protecteur : un chauffage constant affronte des déperditions constantes, fixées par le U du mur, pas par sa capacité à retarder un pic. C'est pour ça qu'une vieille maison en pierre peut être remarquablement fraîche en été et coûteuse à chauffer en hiver : ce sont deux effets du même mur, mesurés par deux grandeurs différentes.

Le coefficient U de chaque paroi entre directement dans le calcul des déperditions du DPE (formule U × surface × coefficient b) et donc dans l'étiquette énergie : améliorer le U d'un mur en pierre fait toujours gagner des points, hiver comme sur la note globale.

Le déphasage, en heures, n'apparaît nulle part dans le calcul. Deux mécanismes s'en approchent, sans le mesurer :

• Pour le calcul hiver, la classe d'inertie améliore légèrement le facteur d'utilisation des apports solaires et le coefficient d'intermittence. C'est un proxy mensuel, pas une simulation horaire du déphasage réel.
• Pour l'indicateur confort d'été de l'arrêté du 31 mars 2021, l'« inertie lourde » n'est qu'un des cinq critères oui/non, et l'un des trois qui ne servent qu'à départager « moyen » de « bon » (voir quels critères font échouer l'indicateur). Une paroi est classée lourde ou non, jamais notée en heures de déphasage.

Ce choix n'est pas un oubli : une méthode mensuelle et des critères catégoriels sont plus simples à opposer et à reproduire d'un diagnostiqueur à l'autre qu'une simulation thermique dynamique heure par heure. Il a une conséquence concrète : le confort réel qu'apporte un mur en pierre épais l'été est souvent plus net que ce que son étiquette DPE laisse deviner.

Isoler un mur en pierre améliore toujours son U, donc les déperditions d'hiver et l'étiquette énergie. Mais l'endroit où l'on pose l'isolant détermine si le déphasage reste utile à la pièce.

Une isolation par l'extérieur (ITE) laisse la masse de pierre du côté intérieur de l'isolant. Le mur continue de stocker la chaleur du jour et de la restituer la nuit à l'air de la pièce : le déphasage reste pleinement utile, en plus du gain de U. La contrainte est pratique : ravalement complet, et souvent impossible sur une façade en pierre apparente protégée au titre des monuments historiques ou d'un plan local d'urbanisme.

Une isolation par l'intérieur (ITI), la seule option dans ce cas de façade protégée, améliore le U de la même façon. Mais elle place l'isolant entre la pièce et la pierre : la masse est toujours là, mais elle n'est plus en contact thermique avec l'air intérieur, donc elle ne lui restitue plus sa fraîcheur nocturne. Ce n'est pas propre au DPE, c'est la physique du mur qui change : sur le corpus des DPE, la part de maisons déclarant une inertie lourde recule fortement des logements les moins performants aux mieux classés, en partie parce qu'une rénovation qui isole par l'intérieur fait sortir la paroi de cette catégorie (détail dans l'impact des rénovations sur le confort d'été).

Le compromis n'a donc rien d'arbitraire : quand l'ITE est possible, elle cumule le gain d'isolation et le maintien du déphasage. Quand seule l'ITI l'est, le gain d'isolation reste acquis, mais le confort d'été que le mur épais apportait sans rien faire doit être recherché ailleurs : protections solaires extérieures, ventilation traversante, brasseur d'air.