Tableau comparatif du déphasage des isolants thermiques

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Tableau comparatif du déphasage des isolants thermiques.
Choisir le meilleur isolant thermique pour isoler sa maison en comparant le déphasage, le lambda, l'inertie, la conductivité thermique, l'énergie grise, la chaleur spécifique, l'épaisseur 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. 

Sommaire

 

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L'isolation thermique

Suite à la nécessité d'économiser l'énergie, 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.

malheureusement, ces matériaux et ces isolants modernes conventionnels (laines minérales et plastiques alvéolaires) ne sont pas acceptables en matière de santé, certains sont même toxiques en matière environnementale. De plus, ils requièrent une grande quantité d'énergie pour leur fabrication.

 

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 isoler 

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. La meilleure technique 

La meilleure des isolations pour les murs 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.

La meilleure des isolations pour le toit est la méthode du sarking par l'extérieur lorsque les combles sont aménagés. Lorsque les combles sont perdus, l'isolation du sol par un matériau isolant efficace naturel revient moins cher. (ouate de cellulose, chanvre, lin, métisse, etc.)

 

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 

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.

 

6. Caractéristiques isolants 

Le tableau ci-dessous est calculé pour une toiture (l'investissement le plus rentable rapidement) avec un R = 7.5

voir également le tableau comparatif des isolants pas cher pour bien isoler 

 

Caractéristiques d'isolants courants épaisseur
Isolant Densité  Conductivité thermique Chaleur spécifique Epaisseur
  kg/m3 W/m.K J/kgK R5 toiture R 7.5 toiture
Fibre bois souple 50 0,038 2100 19 28.50
Fibre bois dense 190 0.049 2100 24.50 38.75
Ouate de cellulose 50 0.038 2000 19 28.50
Laine de verre 27 0.035 1030 17.50 28.25
Laine de roche 35 0.038 1030 19 28.50
Polystyrène expansé 20 0.032 1450 16 24


Plus la valeur R est élevée, plus le matériau offre une isolation thermique efficace. La Valeur R [m²K/W] mesure la résistance thermique d'un matériau. Elle se calcule en fonction du coefficient de conductivité thermique du matériau et de son épaisseur.

Pour obtenir des aides et un crédit d'impôt, un R = 5 est obligatoire, mais il est préférable d'opter pour un R = 7.5 ou mieux un R = 10. 
Ce qui coûte cher dans un chantier, c'est la main d'oeuvre et les déplacements. 
Rajouter quelques centimètres de produit isolant ne fera pas changer beaucoup le devis.

 

Caractéristiques thermique des matériaux isolants courants
Isolant Densité  Conductivité thermique λ Chaleur spécifique Energie grise Note
  kg/m3 W/m.K J/kgK kWh/m3  
Liège expansé panneaux 125 0,049 1560 450 ***
Paille 80 0.050 1330 0 ****
Perlite en vrac 70 0.060 900 330 **
Laine de roche panneau 70 0.042 1030 430 *
Ouate de cellulose panneaux 70 0.042 1900 150 ***
Fibre de bois panneau 50 0.039 2100 60 ***
Ouate de cellulose injectée 45 0.042 1900 100 ***
Laine de chanvre panneau 40 0.040 1700 40 ***
Laine de mouton 35 0.040 1720 252 ***
Laine de verre panneau 35 0.039 1030 470 *
Ouate de cellulose vrac 24 1.042 1800 15 ***
Polystyrène expansé 15 0.039 1450 500 *

 

7. 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 !

 

8. Calculer les performances 

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.

 

9. Polémique sur la ouate 

La polémique sur les composants de la ouate de cellulose a été 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.

 

10. Annuaire des professionnels 

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Commentaires
Cet article a été commenté 2 fois.
Quelle est la durée de vie des isolants thermiques ?
Pourriez-vous m'indiquer la durée de vie des isolants que vous présentez sur cet article intéressant ? Que pensez-vous du liège pour isoler ? Merci pour vos précieux conseils
La durée de vie des isolants classiques est de 10 ans
La durée de vie des isolants classiques est de 10 ans. Il est préférable de les remanier afin d'éviter les pertes d’efficacité par tassement de la matière. Le liège est issu de l'écorce des chênes-lièges qui vivent dans les régions méditerranéennes, c'est un produit renouvelable, mais qui n'est produit qu'en petites quantités. Le liège est transformé en granulés puis chauffé à haute température. Le but est de l’agglomérer de façon à être découpé. Les rongeurs ou insectes ne s'y attaquent pas, il reste peu perméable à la vapeur d'eau, sa conductivité est de 0.032 à 0.045 et sa tenue dans le temps est excellente. Son énorme avantage est d'isoler des champs électromagnétiques dont nos sociétés sont envahies avec la multiplication des appareils de téléphonie, télétransmission, etc. Son coût est relativement élevé 34 euros hors taxes le m2 hors pose, mais quand on aime on ne compte pas.
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