Choisir son isolant - Paramètres à prendre en compte

Introduction

On entend toujours parler d’un isolant pour ses capacités d’isolation thermique (confort d’hiver). Les calculs thermiques ne prennent quasiment que les performances hivernales en compte. Je trouve cela dommage car le confort d’hiver n’est que le tiers du confort dans notre logement.

En rénovation comme en neuf, l’isolation est un gros budget, il serait dommage de ne pas prendre en compte l’ensemble de nos besoins et de dépenser beaucoup pour un moindre confort.

Afin de vous aider à choisir les matériaux en fonction de vos besoins, je développe dans cet article de façon simplifiée, les paramètres à prendre en compte pour optimiser votre isolation : confort d’hiver, confort d’été et gestion de la vapeur d’eau.

Une bonne isolation de l’enveloppe de votre logement vous permettra de réduire vos besoins de chauffage et ainsi de limiter le coût des systèmes (chauffage et climatisation) à installer voire de s’en affranchir complètement !

Il pourra donc être opportun de mettre un plus gros budget dans l’isolation de votre bâti afin de limiter le coût de vos systèmes et de vos consommations !

La rentabilité d’une sur-isolation est donc à calculer !

Dans cet article, j'ai essayé de simplifier au maximum la compréhension mais le sujet est très complexe ; pour moins de difficultés techniques, en conclusion, j'ai vulgarisé mes propos.

Si aux premières lignes, votre cerveau se met à fumer ou que vous commencez a somnoler, vous pouvez passer directement à la conclusion...

L’isolation thermique (confort hivernal)

1 - Conductivité thermique ("lambda" en W/m2.°K)

C’est le comportement d’un matériau lors du transfert par conduction. La conductivité thermique d’un matériau varie suivant la température et le taux d’humidité. Elle représente l’énergie (quantité de chaleur) transférée par unité de surface et de temps sous un degré par mètre.

Coefficient lambda en W/m.°K : plus le lambda est faible plus le matériaux est isolant.

Quelques exemples (attention chaque marque à son propre coefficient, ceux-ci sont donc pris pour moyenne :

Ouate de cellulose : lambda = 0,040 W/m.°K
Laines végétales : lambda = 0,038 W/m.°K
Laines minérales : lambda = 0,038 W/m.°K
Polystyrène graphité : lambda = 0,032 W/m.°K
Polyuréthane: lambda = 0,026 W/m.°K

2 - Résistance thermique (R en m2.°K/W)

Elle quantifie l’opposition à un flux thermique entre deux milieux de température différente.

Plus la résistance thermique d’un matériau est élevée, plus il est isolant thermiquement.

Elle se calcule en divisant l’épaisseur par la conductivité thermique du matériau (lambda).

3 - Transmission thermique (U en W/m2.°K)

C’est la quantité de chaleur traversant la paroi par unité de temps, de surface et de différence de température.

Plus la transmission thermique est faible, plus le matériau est isolant.

On la calcule par l’inverse de la résistance thermique.

L’inertie et le déphasage d’un matériau (confort estival)

1 - Le déphasage thermique ("êta" en heures)

Le déphasage est la capacité d’un matériau à ralentir les transferts de chaleur. C’est notamment utile en été pour empêcher la pénétration de l'énergie du rayonnement solaire le jour et la rejeter la nuit.

2 - La diffusivité ("alpha" en m2/s ou en m2/h)

C’est la capacité d'un matériau à transmettre un signal de température d'un point à un autre de ce matériau. Elle dépend de la capacité du matériau à conduire la chaleur (sa conductivité thermique : "lambda" et de sa capacité à accumuler la chaleur (capacité thermique massique "sigma" en J/kg.°K par rapport à sa masse volumique "rhô" en kg/m3).

Capacité thermique volumique en J/m3.°K

Plus la diffusivité d’un matériau est faible, plus elle est bonne et meilleure sera l’inertie de ce matériau.

3 - L’effusivité (E en kJ/m2.s.°K)

L'effusivité caractérise la sensation de chaud ou de froid que donne un matériau.

Plus l'effusivité est élevée, plus le matériau absorbe rapidement beaucoup d'énergie sans se réchauffer notablement en surface (métal, pierre, faïence...),
A l'inverse, plus l'effusivité est faible plus le matériau se réchauffe rapidement en surface en absorbant peu de chaleur (terre, bois...). C’est utile en correction thermique pour couper la sensation de paroi froide.

L'effusivité thermique d'un matériau caractérise sa capacité à échanger de l'énergie thermique avec son environnement.

4 - L’inertie thermique

Lorsqu'un matériau se trouve à l'équilibre thermique, sa température est fixe et les échanges de chaleur (échange par conduction, convection, rayonnement) qu'il a avec son environnement sont équilibrés (autant de chaleur reçue de son environnement que de chaleur cédée à cet environnement).

L'inertie thermique de ce matériau représente la résistance au changement de sa température lorsqu’intervient une perturbation de cet équilibre thermique. Si la perturbation l'amène vers une nouvelle température d'équilibre, l'inertie thermique est mise en évidence par la « lenteur » avec laquelle ce nouveau point d'équilibre est atteint.

Pour garantir le confort d'été (éviter les surchauffes) on essaiera d'utiliser un matériau possédant les caractéristiques suivantes :

une faible diffusivité, pour que l'échange d'énergie thermique entre la paroi et le climat intérieur se fasse le plus lentement possible. Ceci conduit à choisir un matériau possédant une capacité thermique élevée,
une forte effusivité thermique pour que la paroi stocke au maximum l'énergie thermique.

On quantifie donc l’inertie thermique par l’effusivité, la diffusivité et l’épaisseur d’un matériau.

La gestion de la vapeur d’eau

1 - Régulation de l’hygrométrie de l’air intérieur

L’importance de la régulation d’une bonne hygrométrie dans son logement permet de :

chauffer plus facilement l’air intérieur (il est plus simple de réchauffer un air sec de 8°C qu’un air humide de 15°C),
vivre dans un environnement sain (limitation des maladies respiratoires et des développements fongiques),
sensation de confort (ressenti de la température plus élevé).

Les transferts de vapeur d’eau provenant de l’air intérieur du logement doivent être traité par une bonne ventilation mais aussi par l’utilisation de matériaux perspirants afin de garantir une bonne longévité du bâti et de ses matériaux.

On recense la provenance de la vapeur d’eau dans l’air intérieur (vie normale des occupants) :

respiration des occupants (en rapport avec l’activité de chaque individu),
cuisine, repassage, et tâches ménagères diverses,
douche et entretien du corps,
remontées capillaires.

Le premier point pour gérer l’hygrométrie de l’air intérieur de votre logement est la mise en œuvre d’une ventilation permanente et efficace. Le plus souvent atteignable par une mécanisation de la ventilation (VMC, VMI et VMR).

2 - Gestion de la vapeur d’eau au travers des parois

En hiver, lorsque vous chauffez votre logement, vous créez une différence de température entre chaque face de vos paroi (air intérieur 19°C / air extérieur : -5°C). L’air traversant vos parois se refroidi au travers de chaque matériau (surtout au travers de l’isolant car c’est son rôle), il se charge donc de vapeur d’eau jusqu'à se condenser et se transformer en gouttes d’eau liquide, on nomme cette limite le point de rosée. Cette eau liquide, pour ne pas créer de désordre doit être évacuée.

J’entends par paroi :

Les murs (sur extérieurs ou locaux non chauffés),
Les planchers bas (sur cave, vide-sanitaire, terreplein ou locaux non chauffés),
Les plancher haut (sous combles, rampants ou terrasse).

3 - L’isolation extérieure des murs

Afin d’éviter les pathologies liées à la condensation de l’air dans une paroi, la meilleure solution est l’isolation par l’extérieur. En effet la plus grosse chute de température se faisant dans l’isolant, le point de rosé se fera à l’extérieur de votre paroi et la condensation s’évacuera par l’air extérieur.

Cependant, il n’est pas toujours possible d’isoler son logement par l’extérieur, l’architecture (zone classée), les contraintes urbaines (voie ou trottoir trop petits), et environnantes (mitoyenneté, bâtiment enterré, …). Pour ces raisons, on optera par la mise en œuvre de parois perspirantes.

4 - Les parois perspirantes

On appelle une paroi perspirante, un complexe de matériaux capillaires, hygroscopiques (qui absorbe l’humidité de l’air) et ouverts à la vapeur d’eau.

Principe :

limitation de la pénétration de la vapeur d’eau de l’air intérieur par la mise en œuvre d’un frein-vapeur (ou pare-vapeur) et création d’une bonne étanchéité à l’air,
utilisation de matériaux capillaires pour permettre à l’eau condensée de s’évacuer,
loi des 5 pour 1 : matériaux fermés à la vapeur d’eau à l’intérieur et ouvert à l’extérieur,
laisser une continuité capillaire entre l’isolant et le mur. Si il y a une lame d’air, l’air se condense et ne s’évacue pas, il reste bloqué dans la lame d’air et peut détériorer l’isolant et la maçonnerie,
ne pas bloquer la sortie de la vapeur par des matériaux fermés à l’extérieur (type peinture étanche ou enduits ciment).

Conclusion

Ce que vous devez retenir pour un isolant polyvalent, performant et de bon rapport qualité/prix :

Une faible conductivité thermique (Lambda inférieur à 0,042 W/m2.°K)
Une forte résistance thermique, au moins supérieur à :
3 m2.°K/W pour les plancher bas,
3,7 m2.°K/W pour les murs,
7 m2.°K/W pour les plafonds.
Un bon déphasage thermique, au moins supérieur à
5h pour les murs,
7h pour les toitures.
Une bonne gestion de la vapeur d'eau (pas de matériaux étanches)

Si vous souhaitez améliorer votre confort ou concevoir votre futur logement de façon performante et durable, seuls les isolants biosourcés respectent l’ensemble des critères de confort en plus d’être durable, et plus sains pour votre santé. Les prix de ces matériaux ont largement baissé et la différence avec les isolants conventionnels n’est plus que de 10 à 15% pour des performances beaucoup plus élevées.

1- En rénovation

Afin de ne pas créer de pathologies et pour améliorer votre confort en été comme en hiver de façon durable (bonne tenue des matériaux dans le temps), il vous faudra respecter votre bâti en le laissant vivre et respirer par l’utilisation de matériaux perspirants (en plus d’une bonne ventilation).

2 - En construction

Puisque tout est à créer, profitez-en pour optimiser votre bâti, privilégiez un gros budget pour l’isolation et ainsi diminuer (voire supprimer) les besoins de chauffage.