Tableau comparatif du déphasage des isolants thermiques

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Choisir le meilleur isolant thermique pour isoler sa maison en comparant le déphasage, le lambda, l'inertie, la conductivité des matériaux naturels et sains. Au début des années 80, le monde occidental a pris conscience de la nécessité d'économiser l'énergie, l'isolation thermique est devenue une obsession.
Les industriels ont alors développé des isolants parfois peu onéreux comme la laine de verre ou la laine de roche, parfois performants comme le polystyrène, le polyuréthane, etc., mais malheureusement, ces matériaux et ces isolants modernes conventionnels (laines minérales et plastiques alvéolaires) ne sont pas sains en matière de santé, certains sont même toxiques en matière environnementale. De plus, ils requièrent une grande quantité d'énergie pour leur fabrication.

Sommaire

  1. Pourquoi isoler ?
  2. Comment fonctionne l'isolation ?
  3. Quelle est la meilleure technique d'isolation ?
  4. Les matériaux naturels 
  5. Le lambda 
  6. Le déphasage
  7. Calculer les performances d'un isolant ?
  8. La polémique sur les composants de la ouate de cellulose
  9. Annuaire des professionnels du bâtiment

1. Pourquoi isoler ?

L'isolation est essentielle dans un bâtiment, car elle freine des déperditions et joue un rôle majeur en diminuant les consommations énergétiques. Les matériaux isolants sont connus depuis très longtemps. Ainsi, j'ai isolé ma première maison en 1978 avec du chanvre. Longtemps occultés par les isolants « modernes », les matériaux naturels commencent enfin à être commercialisés. Les industriels ont développé des isolants parfois peu onéreux comme la laine de verre ou la laine de roche, parfois performants comme le polystyrène, le polyuréthane, etc., mais malheureusement, ces matériaux et ces isolants modernes conventionnels (laines minérales et plastiques alvéolaires) ne sont pas sains en matière de santé, certains sont même toxiques en matière environnementale. De plus, ils requièrent une grande quantité d'énergie pour leur fabrication.

2. Comment fonctionne l'isolation ?

Le meilleur isolant est l'air sec immobile, car la conductivité de l'air est très basse (0,0262W/m².K). La bouteille thermos en est un exemple parlant. Le principe de l'isolation est de piéger de l'air dans le matériau. 

3. Quelle est la meilleure technique d'isolation ?

La meilleure des isolations est l’isolation par l’extérieur (ITE Isolation Thermique Extérieure), mais coûte plus cher (+ 30 % selon l'ADEME) qu'une isolation par l'intérieur qui offre des performances intéressantes si l'on accepte de perdre du volume intérieur.

Dans les régions humides, il est nécessaire d'utiliser un isolant ayant une importante capacité hygroscopique, c'est à dire ayant la faculté d'absorber le surplus de vapeur d'eau quand l'air est trop humide. Dans ce cas, il vaut mieux utiliser de la ouate de cellulose, de la laine de mouton ou de la laine de bois que des laines minérales.

Attention toutefois à ne pas placer des matériaux biosourcés directement au contact de parois humides !

Un pare-vapeur ou une paroi type Fermacell protègera l'isolant naturel. Les plaques de gypse-cellulose proposées par le fabricant Fermacell© permettent de créer des cloisons intérieures ou doubler des murs afin d’améliorer l’isolation.

Les plaques de Fermacell© sont composées de gypse, une roche sédimentaire très commune à la base du plâtre et renforcée par de la fibre de cellulose (issue de papier recyclé), sans aucun adjuvant chimique. Comme les autres plaques de plâtre, elles sont résistantes au feu et leur porosité leur permet d'être d'excellents régulateurs de la vapeur d'eau.

4. Les matériaux naturels

Il est bien préférable pour votre santé et celle de la planète d'utiliser des matériaux plus écologiques sains.

L’ADEME (organisme certifié et indépendant) préconise logiquement d'isoler les combles ou la toiture en premier, car l’air chauffé plus léger que l’air froid se dirige naturellement vers le haut de l’habitation : plafond, combles et toiture.

Les déperditions thermiques d’une maison mal isolée peuvent entraîner une surconsommation de chauffage de 30 à 50 % voire plus.

Une importance particulière doit donc être consacrée à l’isolation des combles et de la toiture, mais l’isolation d’une maison doit être un projet global, car les murs et les ouvrants (fenêtres et menuiseries) sont également des sources de déperditions et d'inconfort.

5. Le lambda λ 

Le lambda λ correspond au coefficient de conductivité thermique du matériau.

Les isolants thermiques sont caractérisés par leur conductivité thermique (λ) qui est une caractéristique propre à chaque matériau. Elle indique la quantité de chaleur qui se propage par conduction thermique en 1 seconde au travers de 1 m d'un matériau épais d'un mètre. Plus la conductivité thermique d'un matériau est élevée et plus il est conducteur de chaleur, à contrario, plus elle est faible et plus le matériau est isolant.
Le polyuréthane par exemple est 10.000 fois moins conducteur de chaleur que le cuivre.

Le bois : résineux sec possède une conductivité thermique de 0.13 W/mK Un bois de feuillu humide : 0.20 W/mK
La brique : légère et sèche possède une conductivité thermique de 0.22. Une brique lourde et humide à 1.61 W/mK

Le coefficient de conductivité thermique λ d'un matériau varie en fonction de la température et de l'humidité. Les coefficients sont calculés à des températures comprises entre 10 °C et 20 °C.

Plus ce coefficient est faible, plus le matériau est isolant. Mais d'autres critères sont tout aussi importants, voire fondamentaux, notamment en fonction des zones climatiques.

Caractéristiques des 4 isolants courants
Isolant
Densité kg/m3
Conductivité
Capacité thermique
Epaisseur hiver cm
Epaisseur Eté cm
Laine de bois
55
0,040
90
23
20
Ouate de cellulose
85
0,040
44
18
26
Laine verre ou roche en rouleau
15
0,040
5
18
26
Polystyrène
7
0,035
3
16
94

6. Le déphasage

Dans les régions chaudes, le temps de déphasage, c'est-à-dire le temps qui est nécessaire à la chaleur pour traverser un isolant (en clair transmettre une température d'un côté à l'autre de l'isolant), est un facteur important à prendre en compte surtout avec le réchauffement climatique. Le déphasage joue un énorme rôle pour le confort thermique d'été de l'habitation.

Dans les régions où les températures estivales sont élevées, entrainant des surchauffes, il faudra privilégier un isolant ayant un déphasage d'au moins 10 heures a 12 heures, ce qui est le cas de la ouate de cellulose (3 à 4 heures pour les laines minérales).

Pour un excellent confort d'été, outre le pouvoir isolant, il est important de considérer la capacité thermique spécifique des matériaux isolants. Plus cette valeur est élevée et plus le matériau peut accumuler de chaleur, il préserve ainsi plus longtemps la fraîcheur de l'habitation.

Le déphasage thermique dans un élément de construction est une donnée déterminante pour le confort d'été, car il indique combien de temps après le pic de chaleur de la journée, la face interne de l'isolant atteint sa température maximale.

Le déphasage thermique devrait être d'au moins 10 heures. 

Le déphasage est donc le temps qu’il faut à la chaleur pour pénétrer à l’intérieur de l'habitat. Une isolation satisfaisante permet souvent de ne pas utiliser de climatisation particulièrement coûteuse en termes d’environnement surtout l'été lorsque les centrales nucléaires sont en arrêt ou en phase de maintenance.

Par exemple, 20 cm de laine de verre qui sont juste suffisants pour limiter les déperditions de chaleur d'un logement sont inefficaces pour le confort d'été, en effet, il faudrait mettre 0.85 mètre de laine de verre pour éviter le réchauffement solaire dans la maison !

7. Calculer les performances d'un isolant ?

Pour calculer l'épaisseur minimale d'isolant à mettre en place lorsque l'on veut obtenir une résistance thermique R=7 m².°C/W, le calcul est le suivant :

Exemple pour de la laine de verre, λ = 0,04W/(m.°C)
R= e/λ
e= R*λ= 7*0.04 = 0,280m. Il faut donc une épaisseur de 28 cm.

8. La polémique sur les composants de la ouate de cellulose

La polémique créée pour tenter de déstabiliser certains isolants comme la ouate de cellulose concernant des sels de bore puis des sels d'ammonium a démontré que les laines minérales contiennent également plusieurs additifs.
En effet, des lubrifiants (huiles minérales ou autres) des liants (liants inorganiques, résine formol phénolique, résine mélamine, acrylique ou végétale) adjuvants divers sont incorporés lors de la production des laines minérales.

Déphasage et caractéristiques de quelques isolants courants
Isolant
densité (masse volumique)
épaisseur mini conseillée
prix €/m2
confort été obtenu
Laine de bois
100 kg/m 3
25 cm
45
20/20
Laine de roche pour sol
130 kg/m 3
24,0 cm
54
17/20
Ouate de cellulose
55 kg/m 3
27,0 cm
15
15/20
Laine de roche pour sol
130 kg/m 3
24,0 cm
54
17/20
Perlite expansée
90 kg/m 3
30,0 cm
36
17/20
Laine de chanvre en rouleau
25 kg/m 3
23,4 cm
30
11/20
Polystyrène extrudé
35 kg/m 3
17,4 cm
35
10/20
Laine de roche en vrac
25 kg/m 3
22,2 cm
11
9/20
Polystyrène expansé
18 kg/m 3
22,2 cm
18
9/20
Polyuréthane
35 kg/m 3
16,2 cm
65
9/20
Laine verre ou roche en rouleau
16 kg/m 3
22,2 cm
18
8/20

Note : Déplacement de phase, pour la ouate de cellulose h = 10 à 11 heures, pour une fibre minérale h = 3 à 4 heures.

La ouate de cellulose empêche le rayonnement solaire offrant un meilleur confort d'été et empêche la chaleur de s'évacuer en hiver assurant ainsi une plus grande économie d'énergie et de gaz à effet de serre. 

9. Annuaire des professionnels du bâtiment

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