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Matériaux d'isolation thermique : les bases pour choisir

Écrit par : Yves Heuillard dans rénovationmatériauxisolationcomprendre le  

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Supposez un immeuble en béton. A l'intérieur 20°C, à l'extérieur 10°C. Le mur transmet de la chaleur de l'intérieur de l'immeuble vers l'extérieur. Combien ? Et si ce mur était en paille ? Voici les bases pour lire les fiches technique des vendeurs de matériaux ou discuter avec votre architecte.

Vous pouvez imaginer qu'un mur agit comme un radiateur. Sauf que ce radiateur là prend l'énergie dans la maison et chauffe la rue, le jardin, ou le voisin. Comme on le ferait d'un radiateur, on peut exprimer la puissance du mur en watt.

Même sans être Einstein, on comprend bien que plus la surface de mur est grande, plus il y a d'échange avec l'extérieur et plus il y aura de pertes de chaleur vers l'extérieur. Autrement dit plus la puissance (en watt donc) de votre radiateur à chauffer la rue (votre mur) sera grande.

La perte de chaleur d'un mur est proportionnelle à la surface.

De même, on comprend que plus l'écart de température entre l'intérieur et l'extérieur est important, plus les pertes de chaleur seront importantes.

La perte de chaleur est proportionnelle à la différence de température.

Maintenant tous les murs perdent-ils de la chaleur de la même façon. Non bien évidemment. Un mur en torchis ne transmet pas la chaleur de la même manière qu'un mur en béton de la même épaisseur.

Les pertes dépendent essentiellement du matériau et de l'épaisseur du mur.

Pour une épaisseur donnée, et un matériau donné, la capacité d'un mur, ou d'une cloison, ou d'un isolant,  à transmettre de la chaleur vers l'extérieur s'appelle le coefficient de transmission thermique. Il est presque toujours désigné par la lettre U. Ce coefficient est établi dans des conditions d'humidité courante.

U est le coefficient de transmission thermique.

Il s'exprime en watt par mètre carré  (m²) et par degré de différence K. (K est le symbole officiel pour représenter un degré de température ; du nom du physicien britannique Lord Kelvin, mort en 1907).

U s'exprime en W/m².K

On dira par exemple qu'un mur a un coefficient U de  2 W/m².K
Ce qui veut dire, que si le mur à une longueur de 10 mètres et une hauteur de 2,5 mètres, soit une surface de 25 m², et qu'il y une différence de température de 10° C avec l'extérieur, ce mur rayonnera comme un radiateur de : 2 x 25 x 10 = 500 watt.

Energie dissipée = surface x différence de température x U

Autrement dit, pour compenser la perte de ce seul bout de mur, alors qu'il fait 9° à l'extérieur et 19°C à l'intérieur ( 10° de différence),  il faudra un radiateur de 500 watts marchant en permanence, à l'intérieur de la maison.

Plus U est grand, moins le matériau est isolant

En résumé pour calculer les pertes thermiques d'un mur connaissant son coefficient U :
multipliez la surface( S)  en mètres carrés par la différence de température (K) en degrés, par le coefficient U de transmission thermique du mur. Diviser par mille pour obtenir le résultat en kW.

Comment établir le coefficient de transmission thermique d'un mur constitué de plusieurs matériaux.

Quand on superpose plusieurs couches de matériaux dans un mur, les capacités à conduire la chaleur ne s'ajoutent pas. Plus on met de couches, moins le mur transmet de chaleur. C'est donc plutôt les capacités de chaque couche à résister à la transmission de chaleur qui s'ajoutent.

Cette capacité s'appelle la résistance thermique du mur. Elle est généralement notée R. C'est l'inverse du coefficient de transmission thermique vu ci-dessus. 

R est la résitance thermique 

R = 1/U 

La résitance thermique s'exprime en  m2.K/W

Plus R est grand, plus le matériau est isolant

Vous pouvez comprendre ce coefficient de la manière suivante : c'est le nombre de m² de mur qu'il faut pour dissiper 1 watt sous un écart de température de un degré.

Et dans le cas de murs multicouches, par exemple 20 cm de briques + 10 cm polystyrène, si la résistance de la brique est R1 et celle du polystyrène est R2 , la résistance totale est la somme des deux résistances.

Deux couches de matériaux différents : Rtotal = R1 + R2

Comment bien comparer les matériaux entre eux

Le coeffcient U caractérise un mur bien déterminé. Il n'est pas très adapté pour comparer les matériaux entre eux, en dehors de toute considération d'épaisseur. Il est souhaitable au contraire de déterminer un coefficient qui précise la qualité isolante du matériau indépendamment de l'épaisseur de son application. Ainsi on pourra répondre à la question "telle qualité de laine de roche est-elle plus isolante que telle qualité de fibre de bois ?" ou encore "quelle épaisseur de laine de bois ai-je besoin pour que la consommation de ma maison ne dépasse pas telle limite de consommation ?". 

Et donc les fabricants donnent le coefficient dit de conductivité thermique, appelé généralement lambda représenté par la lettre grecque λ. Ce coefficient représente la capacité d'un mur ou d'un matériau isolant donné de un mètre d'épaisseur à transmettre de la chaleur .

λ est le coefficient de conductivité thermique

il s'exprime en W/m.K

Plus λ est faible, meilleur est l'isolant

L'unité de cette grandeur est un peu déroutante. Que veulent dire des watts par mètre et par dégré ? Comprenez le ainsi : il s'agit de watt/m².k pour un mètre d'épaisseur. Pour calculer la perte d'un mur de 25 cm (soit 0,25 mètre) en connaissant sa conductivité thermique on fait exactement comme dans le calcul précédent mais on divise la puissance dissipée par l'épaisseur (plus le mur est épais, plus il isole).

E (en watts) =  (surface / épaisseur) x K x λ

Lire les étiquettes

acermi

Depuis le 1 mars 2003, le Marquage CE est obligatoire pour tous les matériaux d'isolation fabriqués en usine et destinés au secteur de la construction. Le produit ne peut être commercialisé sans le Marquage CE. La directive européenne relative aux produits destinés au secteur de la construction stipule que ceux-ci doivent satisfaire à un nombre d'exigences de base afin de pouvoir être commercialisés sous le Marquage CE. Il s'agit d'un minimum légal à satisfaire en matières d'économie d'énergie et isolation thermique, de nuisances acoustiques, sécurité incendie, résistance mécanique et stabilité, hygiène, santé et environnement et sécurité d'utilisation.

La quasi totalité des fabricants d'isolants font, en plus, une démarche volontaire de certification auprès d'un organisme indépendant, généralement l'ACERMI, asssociation pour la certification des matériaux isolants.
Elle garantit que toutes les caractéristiques déclarées sont certifiées par un organisme neutre, impartial et agréé et est conforme aux normes européennes de produits et d'essais.

Il existe d'autres organismes de certification volontaires comme Keymark. Pour les laines de roche, la certification par l’EUCEB a pour objet de garantir que les fibres sont en conformité avec la note Q de la Directive Européenne 97/69/CE - Produits exonérés du classement cancérogène.

Les autres qualités des matériaux isolants

Attention, le résitance thermique est l'un des éléments de choix d'un matériau d'isolation, mais c'est loin d'être la seule qualité à considérer. Cet article n'a pas vocation a entrer dans les détails de chacune d'elle, mais on peut citer les principales.

L'inertie du matériau et donc sa capacité à stocker de l'énergie pour la stocker dans la journée et la retransmettre plus tard avec un certain déphasage dans le temps.

La résistance au feu, aux insectes, à l'humidité

Perméabilité à la vapeur d'eau

La tenue dans le temps (conservation de qualités isolantes, absence de tassement, comportement aux différences de température)

L'impact sur la qualité de l'air. L'absence d'émanation toxique liée au matériau lui même, aux adjuvants de fabrication ou de pose, pendant toute la vie du matériau

La facilité de mise en oeuvre. De la qualité de la pose, dépend beaucoup la performance globale de l'isolation et son prix.

L'énergie grise c'est à dire l'énergie nécessaire à sa fabrication, son transport et sa mise en oeuvre

La capacité au recyclage.

Notes :
*Si vous parlez avec des savants, dites plutôt un kelvin plutôt qu'un degré Celsius quand vous parler de différence de température,  mais ne dites pas aujourd'hui il fait 20 kelvins dans la maison, ce qui serait faux.

* un mur absorbe aussi de la chaleur en été, du fait du rayonnement solaire, la stocke, et la restitue la nuit.

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Commentaires (4)Add Comment
Bon article!
Par Megan Earl, 16 août, 2013
Merci pour ces infos et conseils! Choisir l'isolation à Quebec est difficile, mais très possible quand vous faites de la bonne recherche!
reply this topic
Par KIDD20Marietta, 19 septembre, 2011
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...
Par nounou, 28 juillet, 2011
smilies/grin.gifsmilies/grin.gifsmilies/grin.gif c'est vraiment interessant cela m a fait comprendre tout ce que je voulais savoir sur l isolation thermique
Merci.
Par MaJi, 06 mai, 2010
Merci pour toutes ces précisions et ces exemples concrets.
Le texte est très clair et accessible et contient tout ce qu'il faut savoir sur les bases de l'isolation thermique.
Bon courage.

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