Performance des isolants
L’hiver :
C’est la conductivité, notée lambda (λ), de l’isolant qui va être déterminante. Plus la conductivité est faible, plus l’isolant est performant. C’est en jouant sur l’épaisseur que l’on déterminera la résistance thermique (R) de la paroi.
L’été :
Le choix d’un bon isolant contre le chaud et primordial dans les régions où les températures dépassent régulièrement les 30°C en été. Il est donc très important de choisir un matériau capable de créer un grand déphasage et ainsi, de limiter les surchauffes dans l’habitat. Pour cela il faut choisir un isolant avec une forte capacité thermique (très dense > 40kg /m3).
Ponts thermiques
Le terme “pont thermique” désigne des points de la construction où la barrière isolante est rompue pour des raisons de mise en œuvre défectueuse ou de manque de rigueur dans la conception de l’ouvrage. La chaleur peut donc s’échapper facilement à ces endroits. Les ponts thermiques se situent généralement aux points de raccord des différentes parties de la construction : nez de planchers, linteaux au-dessus des ouvertures, nez de refends ou de cloisons en cas d’isolation par l’intérieur en réhabilitation…
En France, on estime que les ponts thermiques représentent plus de 40% des déperditions. Ils entraînent sur la surface intérieure de la paroi une chute locale de température et créent des zones froides localisées dans la maison. Ces zones sont également source d’inconfort pour les occupants car le corps humain aura une impression de froid si les murs sont froids, et ce même si l’air de la pièce est bien chaud.
Ces ponts thermiques peuvent être réduits par une isolation renforcée à l’intérieur ou l’extérieur.
Le lambda λ, qualité intrinsèque d’un isolant
Le lambda désigne la conductivité thermique d’un matériau.
Plus le chiffre est petit, plus le matériau est isolant. Plus il est grand, plus le matériau est conducteur.
Notée λ (lambda, lettre L de l’alphabet grec), cette constante représente la quantité de chaleur transférée par unité de surface et de temps pour une différence de température de 1 degré par mètre d’épaisseur. La conductivité thermique est exprimée en watt par mètre-kelvin (W/m.K). 1 degré Kelvin = 1 degré Celsius.
Une conductivité thermique de 1 W/m.K indique la quantité de chaleur qui traverse un matériau en 1 seconde, à travers une surface de 1 m², sur une épaisseur d’un 1 m, lorsque la différence de température entre les deux faces est de 1°.
Un isolant qui a une conductivité thermique faible = un lambda faible, signifie qu’il met longtemps à laisser traverser l’énergie, c’est-à-dire la chaleur.
Par comparaison, La ouate de cellulose a un lambda de 0,038 à 0,040 W/m.K. Un hourdis béton a un lambda de 2,40 W/m.K : à épaisseur égale, le béton laisse passer 60 fois plus d’énergie que la ouate de cellulose.
La résistance thermique R dépend de l’épaisseur
Notée R, la résistance thermique désigne, à l’inverse de la conductivité thermique, la capacité d’une paroi à s’opposer au passage de la chaleur. La résistance thermique R dépend de deux facteurs : la conductivité thermique lambda du matériau, et l’épaisseur de la paroi. Plus le chiffre est grand, plus la paroi est isolante.
La résistance thermique R se mesure en mètre carré-kelvin par watt (m².K/W).
Le lambda du matériau qui est toujours donné par le fabricant, il est inscrit sur les fiches techniques. Ensuite il suffit de diviser l’épaisseur du matériau choisi (en mètre) par le lambda pour obtenir le « R »
Exemple : un plancher de combles est isolé avec 40 cm de laine de coton dont le lambda est de 0,040 w/m².K. La résistance thermique surfacique R de ce plancher de combles vaut : épaisseur 0,40 mètres / lambda 0,040 = R 10 m².K/W.
Si on reprend la comparaison entre ouate de cellulose et béton déjà vue plus haut sous l’angle du lambda, on réalise l’absence d’isolation d’un mur nu…
Ainsi pour être aussi isolant que 10 cm de ouate de cellulose et atteindre une résistance thermique R de 2,5 m².K/W*, un mur en béton devrait mesurer 6 mètres** d’épaisseur !!
*épaisseur 0,10 mètres / lambda 0,040 = R 2,5 m².K/W **R 2,5 m².K/W x lambda 2,40 = épaisseur 6 mètres
La masse volumique
Cette valeur permet de connaître la masse d’un matériau par unité de volume.
Cette notion permet d’évaluer le comportement d’un matériau face à la propagation de chaleur, car plus cette valeur est élevée plus le matériau sera capable d’emmagasiner la chaleur et donc de la retenir.
Par ailleurs cette information permet d’adapter un matériau à un choix d’application. Pour garantir la durabilité d’un complexe d’isolation en accroche verticale ou en extérieur, il est préférable de choisir un isolant à haute densité pour une meilleure stabilité.
Généralement, lorsque l’on parle d’isolation, on pense protection contre le froid. Mais un bon isolant doit aussi éviter le réchauffement solaire à l’intérieur de l’habitation afin de limiter l’utilisation de la climatisation. Il doit aussi permettre de réguler et d’homogénéiser la température intérieure.
Le déphasage
Le déphasage exprime le temps que va mettre le flux de chaleur pour traverser une paroi.
Le but de l’isolation est de ralentir la pénétration de la chaleur ou de freiner la chaleur qui cherche à s’échapper de votre maison. Le déphasage thermique correspond au temps que met la chaleur pour traverser un isolant. Plus le nombre d’heures est élevé et plus il sera performant ! Opter pour un isolant doté d’un indice de déphasage élevé (valeur du déphasage exprimée en heures) permet d’obtenir un excellent confort dans votre habitation sans avoir à utiliser de climatisation, installation estivale particulièrement coûteuse et non écoresponsable.
EN PRATIQUE
Il est souhaitable que la chaleur provenant de l’extérieur traverse l’isolant en 10 heures minimum. La chaleur la plus intense étant atteinte vers midi, elle sera restituée à l’intérieur vers 22H. C’est précisément à ce moment qu’il vous faudra ventiler la maison pour y faire pénétrer de l’air extérieur, devenu plus frais qu’à l’intérieur.
Le déphasage thermique est donc une donnée déterminante pour obtenir un meilleur confort dans votre habitation durant l’été.
La capacité thermique
Elle représente la capacité du matériau à stocker la chaleur, autrement dit, de sa capacité d’inertie.
Chaque matériau a une manière de se comporter face à la chaleur qui lui est propre.
La capacité thermique est la quantité de chaleur que peut emmagasiner un matériau par rapport à son volume. « Elle est définie par la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1 °C la température de 1 mètre cube du matériau ».
Plus le matériau est dense, plus sa capacité thermique est élevée et plus la quantité de chaleur que peut stocker le matériau est importante.
Plus un matériau est dense plus il protège de la chaleur estivale.
C’est un critère important pour l’isolation d’une toiture, utiliser un matériau dense va protéger l’intérieur de l’habitation non seulement du froid mais aussi de la chaleur estivale.
Unité : kJoule/m3.°C.
L’inertie thermique
L’inertie thermique dépend de la capacité thermique du matériau.
Concrètement, l’inertie thermique est la capacité d’un isoalnt à absorber et stocker l’énergie calorifique (chaud ou froid) puis à la restituer.
Grâce à l’inertie thermique, le mur va restituer la chaleur ou la fraîcheur stockée et ainsi réguler les écarts de température entre le jour et la nuit. L’inertie thermique est un élément de confort important.
La vitesse de stockage ou déstockage de la chaleur est déterminée par deux autres grandeurs que sont la diffusivité et l’effusivité.
- L’effusivité des matériaux (Ef).
L’effusivité est la capacité d’un matériau à absorber ou à restituer plus ou moins rapidement la chaleur qu’il a emmagasinée. Un matériau à la valeur d’effusivité élevée stocke beaucoup de chaleur, mais paraît froid en surface. C’est le cas de la pierre et du marbre en particulier qui sont froids au toucher, mais possèdent une bonne inertie thermique. Au contraire, un matériau à la valeur d’effusivité faible, ne stocke pas la chaleur, mais il paraît chaud en surface. C’est le cas du bois ou du liège. Ils sont agréables au toucher mais ils ne possèdent pas d’inertie thermique.
Elle indique la capacité des matériaux à absorber (ou restituer) plus ou moins rapidement un apport de chaleur.
L’effusivité caractérise la sensation de chaud ou de froid que donne un matériau. Si la valeur d’effusivité est élevée, le matériau absorbe rapidement beaucoup d’énergie sans se réchauffer notablement en surface (métal, pierre, faïence…). A l’inverse une valeur d’effusivité faible indique que le matériau se réchauffe rapidement en surface en absorbant peu de chaleur (isolant, bois…). La valeur Ef exprime combien de kilojoules ont pénétré sur 1 m2 de surface de matériau, 1 seconde après qu’elle est été mise en contact avec une autre surface de 1 m2 plus chaude qu’elle de 1 °C. Tout comme la diffusivité, elle utilise la capacité thermique et la conductivité thermique du matériau pour son calcul.
Unité : kjoule/m2.S.°C.
- La diffusivité des matériaux (d)
La diffusivité thermique est la vitesse à laquelle se propage la chaleur dans un matériau. Elle dépend de sa conductivité ((λ – lambda) et de sa capacité thermique.
C’est la vitesse à laquelle la chaleur se propage par conduction dans un corps. Elle fait intervenir la conductivité thermique lambda et la capacité thermique d’un matériau.
Plus la valeur de diffusivité thermique est faible, plus le front de chaleur mettra du temps à traverser l’épaisseur du matériau, et donc, plus le temps entre le moment ou la chaleur est arrivée sur une face d’un mur et le moment où elle atteindra l’autre face est importante. C’est une grandeur de l’inertie thermique.
Unité : m²/h
Le coefficient de transmission calorifique (U)
= coefficient de déperdition thermique
En référence à la réglementation, le coefficient de transmission surfacique U caractérise les déperditions thermiques d’un matériau ou d’une paroi. C’est l’inverse de la résistance thermique (R). Plus U est faible, plus la paroi est isolante.
Unité : W/m2.°C ou degré kelvin W/m2.°K.
