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1 GUIDE DES MATÉRIAUX ISOLANTS MANUEL TECHNIQUE POUR UNE ISOLATION EFFICACE ET

1 GUIDE DES MATÉRIAUX ISOLANTS MANUEL TECHNIQUE POUR UNE ISOLATION EFFICACE ET DURABLE BIEN ISOLER : UNE NÉCESSITÉ ! La réduction des consommations d’énergie dans le bâtiment est un enjeu majeur pour faire face à la raréfaction des ressources énergétiques fossiles et au problème du changement climatique. Pour répondre à ce défi, l’isolation des bâtiments est une nécessité et représente un moyen efficace et rentable. Une division par 4 à 10 des consommations de chauffage est possible pour la majorité des bâtiments grâce à une isolation performante. SOMMAIRE > PAGE 3 - 8 : DÉFINITIONS Retenir la chaleur : conductivité et résistance thermique p.3 Réguler la chaleur : inertie thermique et déphasage thermique p.4 Gérer les flux de vapeur d’eau, comportement hygroscopique des parois p.5 Impact environnemental et énergie grise p.6 Impact sanitaire p.7 Réaction au feu Reconnaissance technique et assurance p.8 > PAGE 9 - 10 : OBJECTIF BBC COMPATIBLE Approche globale : les 7 clés de la basse consommation Isolation Etanchéité à l’air p.9 Ventilation et gestion de l’humidité p.10 > PAGE 11 – 26 : FICHES MATÉRIAUX Matériaux biosourcés p.12 Matériaux minéraux p.19 Matériaux synthétiques p.22 Autres p.26 TABLEAU DE SYNTHÈSE p.27 On trouve sur le marché un grand nombre de produits d’isolation qui permettent d’apporter des solutions aux problématiques techniques des différents systèmes constructifs. Ce guide a pour objectif de vous éclairer sur les propriétés des différents produits d’isolation qu’ils soient biosourcés, minéraux ou synthétiques et de vous aider dans votre choix. Une série de fiches techniques associées aux principaux matériaux d’isolation vous permettra d’avoir une vision la plus objective possible du panel de solutions d’amélioration thermique de votre bâtiment. Pour vous aider à comparer et à choisir les matériaux adaptés à la paroi et au bâtiment à isoler, il est nécessaire d’apporter en premier lieu des définitions utiles concernant les propriétés physiques des produits d’isolation et des éclairages sur les exigences et indicateurs en matière de durabilité, de réaction au feu ou d’impact environnemental et sanitaire. DÉFINITIONS RETENIR LA CHALEUR : CONDUCTIVITÉ THERMIQUE ET RÉSISTANCE THERMIQUE Les caractéristiques définies ci-dessous traduisent les capacités des matériaux à résister au passage de la chaleur. LA CONDUCTIVITÉ THERMIQUE (Lambda) La conductivité thermique traduit la propriété qu’ont les corps à transmettre la chaleur par conduction. Elle correspond au flux de chaleur qui traverse en 1 seconde un matériau d’une surface de 1m² et de 1m d’épaisseur pour un écart de température de 1°C entre les 2 faces. Elle est désignée par le coefficient exprimé en W/(m.K). Plus la conductivité thermique est faible, plus le matériau est isolant. LA TRANSMISSION THERMIQUE Pour caractériser une paroi, on utilise aussi fréquemment le coefficient de transmission surfacique (U), qui est l’inverse de la résistance thermique (R) : U = 1/R. Ce coefficient est exprimé en W/(m².K). Plus la valeur de U est faible, plus la paroi est performante thermiquement. U est également utilisé pour quantifier la performance des vitrages (Ug, g comme Glass), des menuiseries (Uf, f comme Frame) et des fenêtres (ensemble menuiserie et vitrage) (Uw, w comme Window). Intérieur Mur Extérieur La résistance thermique d’un matériau traduit sa capacité à résister à la transmission de chaleur. Elle dépend de l’épaisseur du matériau (e, en mètre) et de sa conductivité thermique (λ) : R = --e-- λ Elle est désignée par le cœfficient R et exprimée en m².K/W. La résistance thermique totale d’une paroi est égale à la somme des résistances thermiques de chacune des couches de matériau qui la constitue : R = R +R +… Polyuréthane Polystyrène Laine minérale Ouate de cellulose Liège expansé Verre cellulaire (panneau) Laine biosourcée Fibre de bois dense Botte de paille Perlite-vermiculite - argile expansée Verre cellulaire (granulat) Béton de chanvre Béton cellulaire Bois massif Brique terre cuite alvéolée Torchis lourd Terre crue Bloc béton (parpaing) Scorie Brique terre cuite pleine Béton plein Pierre (grès) en cm paroi matériau1 matériau2 LA RÉSISTANCE THERMIQUE 1 2 0 0 3 Plus la résistance thermique est élevée, plus la paroi considérée est isolante. Épaisseur équivalente moyenne pour une résistance thermique R=5 m².K/W RÉGULER LA CHALEUR : INERTIE THERMIQUE ET DÉPHASAGE THERMIQUE Retenir la chaleur est essentiel pour limiter les consommations d’énergie mais insuffisant pour assurer un bon confort thermique tout au long de l’année. Il faut également pouvoir stocker de la chaleur dans le bâtiment pour limiter les variations de température et valoriser au mieux les apports solaires gratuits. C’est la notion d’inertie thermique qui entre en jeu. LA CAPACITÉ THERMIQUE MASSIQUE (OU CHALEUR SPÉCIFIQUE) C’est la capacité du matériau à emmagasiner la chaleur par rapport à son poids. Elle caractérise la quantité de chaleur à apporter à 1 kg de matériau pour élever sa température de 1°C. Elle est exprimée en J/(kg.K). INERTIE THERMIQUE L’inertie thermique est la capacité d’un matériau à stocker de la chaleur ou de la fraîcheur. Elle dépend principalement de la masse volumique et de la capacité thermique massique du matériau. Plus ces dernières sont élevées, plus un matériau présente une inertie importante. Ce sont donc généralement les parois lourdes (mur ou dalle maçonnés, chape, cloison lourde, etc.) qui participent à l’inertie thermique d’un bâtiment permettant de lisser les variations de sa température intérieure. DÉPHASAGE THERMIQUE Le déphasage thermique définit le temps que met un front de chaleur pour traverser une épaisseur donnée de matériau. Cette notion dynamique dépend également principalement de la masse volumique et de la capacité thermique massique du matériau. La prise en compte du déphasage thermique est notamment utile en été pour décaler au cœur de la nuit plus fraîche la pénétration de la chaleur reçue par les parois extérieures durant la journée. Jour Nuit LA MASSE VOLUMIQUE (Rhô) La masse volumique ou densité d’un matériau est exprimée en kg/m3. Il s’agit de la masse du matériau par unité de volume. D’une manière générale, les matériaux apportant de l’inertie possèdent une forte masse volumique. CAPACITÉ HYGROTHERMIQUE En complément de l’inertie thermique, certains matériaux peuvent apporter une plus value dans la régulation de la température et de l’humidité des locaux, grâce à leur capacité hygrothermique. Encore peu caractérisée, cette notion est particulièrement présente dans le cadre des matériaux biosourcés qui agissent comme de véritables matériaux à changement de phase. En attendant les résultats des études en cours sur ce sujet, les fiches de ce guide présentent pour chaque matériau leur niveau estimé de capacité hygrothermique. Application : L’inertie d’un bâtiment est complémentaire d’une bonne isolation thermique de son enveloppe. En hiver, une forte inertie permet d’emmagasiner la chaleur de la journée due aux apports solaires puis de la restituer plus tard dans la journée lorsque la température extérieure commence à chuter. En été, une forte inertie liée à une ventilation nocturne permet d’atténuer les surchauffes durant la journée. Aussi, dans le cas d’un projet de rénovation, il convient de trouver le bon compromis entre isolation thermique et utilisation de l’inertie existante du bâti afin de conjuguer économies d’énergie et confort thermique toute l’année. La position de l’isolation, à l’intérieur ou à l’extérieur, va fortement influer sur l’inertie du bâtiment. Dans le cas d’une maison en grès ou en maçonnerie, une isolation thermique placée à l’intérieur va empêcher les murs de participer à l’inertie thermique du bâtiment. À l’inverse, une isolation par l’extérieur permet de profiter de l’inertie des murs existants. L’inertie d’une paroi n’est pas, à proprement parler, bonne ou mauvaise, mais adaptée ou non à une situation. Dans le cas d’un bâtiment à occupation intermittente (résidence secondaire par exemple), une trop forte inertie n’est pas souhaitable puisque les murs auraient à peine le temps de se réchauffer le temps de l’occupation. 4 5 GÉRER LES FLUX DE VAPEUR D’EAU, COMPORTEMENT HYGROSCOPIQUE DES PAROIS D’importants échanges de vapeur d’eau ont lieu entre l’intérieur et l’extérieur d’un bâtiment, du fait de différences de température et d’humidité entre ces deux milieux. Les parois d’un bâtiment sont donc soumises à des flux importants d’humidité sous forme d’eau liquide etvaporisée,mais aussi à d’éventuelles remontées capillaires ou à des pluies battantes sur les façades exposées. La gestion de ces flux est complexe et nécessite une attention particulière. En effet, une mauvaise gestion de l’humidité des parois peut entraîner des désordres rapides sur le bâti (fissures, moisissures, etc.) voire à plus long terme mettre en péril la structure du bâtiment. Il faut donc s’assurer des capacités de séchage des murs et de l’évacuation de l’humidité vers l’extérieur. La gestion des flux de vapeur d’eau d’une paroi est principalement caractérisée par le coefficient de résistance à la diffusion de vapeur d’eau (μ) d’un matériau et l’épaisseur de lame d’air équivalente (Sd) d’une épaisseur donnée d’un matériau. LE COEFFICIENT DE RÉSISTANCE À LA DIFFUSION DE VAPEUR D’EAU (mu) Il caractérise la capacité du matériau à empêcher son franchissement par la vapeur d’eau. C’est un coefficient sans unité. Plus le μ est élevé, plus le matériau est étanche à la vapeur d’eau. Par convention, on considère que l’air immobile possède un coefficient de résistance à la diffusion de vapeur d’eau μ = 1. Un matériau peu résistant à la uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-materiaux-isolants-doc.pdf