Généralités sur l’isolation
Rappel coefficient d’isolation
Choix de l’isolant en rénovation : 3 coefficients à connaître avant
d’acheter.
Le choix des isolants mis en œuvre est un élément capital dans la réussite
de vos travaux de rénovation. Les isolants devront être choisis en fonction de
la nature des travaux réalisés et la performance thermique visée. Pour faire le
bon choix, suivez nos conseils sur les 3 coefficients à connaître avant
d’acheter.
Le coefficient Lambda
ou conductivité
thermique
La conductivité thermique Lambda d’un matériau, exprimé (en W/m.K), représente la capacité d'un matériau à conduire la
chaleur. Le coefficient Lambda est une caractéristique
intrinsèque d'un isolant. Il permet de déterminer la résistance thermique (R)
d'un épaisseur donnée. Plus la valeur Lambda d'un isolant
est faible, plus il est performant.
Le flux thermique U traversant la paroi
Appelé également coefficient de transmission thermique, le coefficient U,
s’exprime en W/m².K, et correspond aux
déperditions thermiques traversant une paroi. Il représente l’inverse de
la résistance thermique R de la paroi et indique la capacité de
la paroi à laisser s'échapper la chaleur vers l’extérieur. Plus le coefficient U
d'une paroi est faible, plus cette paroi est isolante.
La résistance thermique R
La résistance thermique R, exprimée en m².K/W,
caractérise la résistance d’un isolant aux flux de chaleur. Elle dépend de la
conductivité thermique l et de l’épaisseur e de
l’isolant selon la formule : e / Lambda
(l’épaisseur
e étant exprimée en mètre). A épaisseur d'isolant égale,
plus la conductivité thermique Lambda est faible, plus sa résistance thermique est
forte et plus il est performant. Ainsi, si vous souhaitez évaluer
la performance d’un isolant, regardez l’épaisseur ainsi que la
conductivité thermique de l’isolant pour une isolation thermique réussie.
Si l'on met deux couches isolantes de résistance R1
et R2 l’une sur l'autre la résistance de l'ensemble est
égale à R1 + R2.
Matière |
Conductivité
thermique Lambda des parois1) watt/m et °C (watt/m.K) Sous-entendu par m d’épaisseur L’isolation est d’autant meilleure
que l est faible |
Flux thermique traversant les
parois Coefficient déperdition U watt/m²K Formule U = Lambda / e e étant l’épaisseur
de l’isolant en m |
Résistance R = 1/ U Exprimé
en m²K/watt |
Parois transparentes |
|||
Air |
0,024 |
|
Lorsque
plusieurs couches ayant chacune d’elle des Résistances R différentes sont
superposées les unes aux autres la résistance globale conditionnant les
déperditions au travers de la paroi est égale à la somme des résistances
individuelles |
Argon |
0,017 |
|
|
krypton |
0,009 |
|
|
Verre |
0,023 |
Vitrage simple e= 4mm 5,7 |
|
Double vitrage
4x16x4 : 1 à 1,4 selon gaz (Argon) |
|||
Le vide |
0,005 |
Théoriquement nul |
|
Béton plein |
2 |
10 (pour 20 cm d'épaisseur) |
Lorsque
plusieurs couches ayant chacune d’elle des Résistances R différentes sont
superposées les unes aux autres la résistance globale conditionnant les
déperditions au travers de la paroi est égale à la somme des résistances
individuelles |
Béton cellulaire2) |
0,09 |
0,45 (pour 20 cm d'épaisseur) |
|
Monomur brique2) |
0,12 |
Argile + laine de roche
|
|
Polystyrène |
0,036 à 0,058 (selon
type) |
Valeur moyenne 0,88 (pour e = 5 cm ) |
|
Polyuréthane |
0,035 |
Valeur moyenne 0,44 (pour 8
cm d'épaisseur) |
|
Laine de verre |
0,034 à 0,056 (selon type) |
0,225 (pour 20 cm d'épaisseur) |
|
Laine de roche |
|
0,4 (pour 10,5 cm d'épaisseur) |
|
Bois |
0,2 |
0,225 |
|
PVC |
0,17 |
|
|
Métaux |
|||
Aluminium |
230 |
Une rupture du pont
thermique est indispensable avec les fenêtres coulissantes en aluminium |
|
Cuivre |
386 |
Extrêmement important |
|
Acier |
50 |
Très Important |
|
Acier inoxydable |
14 |
14 000 watts/m² K pour e = 1mm |
Ces métaux (ainsi que le titane-palladium) sont utilisés dans les
échangeurs de température à plaques. Ceci en adaptant l’épaisseur de métal à
la pression régnant sur le circuit qui dépend des pertes de charges |
Titane |
20 |
20 000
watts/m² K pour e = 1mm |
|
Isolants minces |
|||
Sous vide |
Panneaux isolants
ISOVER PIV 0,0045 |
1 cm de VIP
serait équivalent à 6 cm de polystyrène ou 9 cm de laine minérale |
Particulièrement
intéressant pour l’isolation par l’intérieur dans une grande métropole comme
Paris pour les immeubles avec balcons. Ceci compte tenu des prix du m2
habitable. |
Multicouche1 |
Triso-super 12 (Actis) |
|
Avec un R = 6,2
m²K/watt cet isolant mince multicouche assure l’isolation des toitures par
l’extérieur. Il se pose entre les liteaux et les chevrons et est
complémentaire d’une couche de laine de verre insérée entre les chevrons |
Multicouche2 |
Isoline Xtrem |
Environ 0,2 |
|
Huisseries :
Le bois ou une matière encore moins conductrice est souhaitable. Le PVC nécessitant
peu d’entretien est un bon compromis. Le métal est un matériau conducteur, de
ce fait, les menuiseries métalliques plus onéreuses et plus
déperditives thermiquement avec un coefficient Uf
(f
comme frame) exprimé en watt/m² et °C plus important sont à proscrire!
Attention toutefois aux entrées d’air avec les portes fenêtres coulissantes
qui peuvent justifier l’huisserie en aluminium.
Vitres
Incontestablement les prix français
sont anormalement élevés par rapport aux prix allemands ou polonais (Ils sont à
technicité comparable environ 2 fois plus élevés en France).
Voici en résumé quelques préconisations
pour les résistances thermiques des ouvertures:
Etapes envisageables |
Type de vitrage |
Coefficient
de déperdition Ug (g comme glass) watt/m² et °C |
situation de référence |
Simple vitrage
|
5 |
HPE rénovation (vitrier* 4/12/4) |
Double vitrage, argon ou air |
1,4 -
1,5 |
BBC rénovation totale (4/16/4) |
Double vitrage Argon |
1,2 |
Nouvelles RT dans le neuf |
Vitrage nord : triple vitrage krypton |
0,8 |
Vitrage sud, est, ouest : double vitrage argon |
1,2 |
* On ne change que la vitre et on
conserve les huisseries en bois lorsque celles-ci sont encore en bon état.
Il est préférable
de maximiser l'épaisseur de la lame d'air (ou
de gaz) entre les deux 2 vitres de verre. Un double vitrage constitué de deux
verres de 4mm chacun entre lesquels est enfermée une lame d'air de 16 mm (4x16x4) est environ 5 fois plus isolant que
le simple vitrage alors qu’un double vitrage constitué de deux verres de 4mm
chacun entre lesquels est enfermée une lame d'air de 12 mm (4x12x4) est « seulement » 4 fois
plus isolant que le simple vitrage. Le triple vitrage (3 vitres, 2 lames d'air)
est encore plus isolant et il diminue les apports solaires ce qui peut être un
avantage supplémentaire en été.
|
|
|
SIMPLE VITRAGE e=4mm |
|
|
|
|
Epaisseur e |
Lambda |
U |
R |
Couches |
Unités |
mm |
W . m-1.K-1 |
W/ m2.°C |
m2.°C
/ W |
|
Matériaux |
|
formules |
z=l/e |
R = 1/z |
1 |
verre |
4 |
0,023 |
5,75 |
0,174 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DOUBLE VITRAGE 4/16/4 |
|
|
|
|
Epaisseur e |
Lambda |
U |
R |
Couches |
Unités |
mm |
W . m-1.K-1 |
W/ m2.°C |
m2.°C
/ W |
|
Matériaux |
|
formules |
z=l/e |
R = 1/z |
1 |
verre |
4 |
0,023 |
5,75 |
0,174 |
2 |
air |
16 |
0,024 |
1,5 |
0,667 |
3 |
verre |
4 |
0,023 |
5,75 |
0,174 |
|
TOTAL |
24 |
|
0,986 |
1,014 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TRIPLE VITRAGE 4/16/4/16/4 |
|
|
|
|
Epaisseur e |
Lambda |
U |
R |
Couches |
Unités |
mm |
W . m-1.K-1 |
W/ m2.°C |
m2.°C
/ W |
|
Matériaux |
|
formules |
z=l/e |
R = 1/z |
1 |
verre |
4 |
0,023 |
5,75 |
0,174 |
2 |
air |
16 |
0,024 |
1,5 |
0,667 |
3 |
verre |
4 |
0,023 |
5,75 |
0,174 |
4 |
air |
16 |
0,024 |
1,5 |
0,667 |
5 |
verre |
4 |
0,023 |
5,75 |
0,174 |
|
TOTAL |
44 |
|
0,539 |
1,855 |
Les tableaux ci-dessus donnent une bonne idée des déperditions
thermiques au travers des surfaces vitrées
Le triple vitrage a
une déperdition thermique sensiblement 10 fois plus faible (Voir
fichier de la tour Montparnasse) que le simple vitrage et isole bien du
bruit.
Le calcul est
effectué avec l’air. Un gaz neutre tel que l’argon améliore encore les performances.
Pour compréhension
des coefficients l z et R voir le fichier du livre
« La chaleur renouvelable et la rivière » les déperditions thermiques dans les parois
La fenêtre ou la porte fenêtre
Caractérisé par le coefficient Uw
(w
comme window), elle est la résultante des
coefficients Uf
et Ug
ci-dessus
Les parois
opaques du bâti
Les déperditions imposées dans le neuf sont très éloignées des celles
constatées dans les bâtiments anciens datant d'avant 1975. Les coefficients de
déperdition envisagés pour les murs opaques, la toiture et le plancher bas qui constituent la partie opaque du bâti sont
différents dans le neuf et dans l’ancien suivant le label. Voir tableau
ci-dessous
Coefficients de déperdition Watt / m² et °C |
Murs |
Toiture,
plafond* |
Plancher
bas |
|
dans
le neuf |
0,18
- 0,23 |
0,1 -
0,15 |
0,2 -
0,25 |
|
dans
l’ancien selon
label |
HPE
rénovation |
0,8 |
0,44 |
3 à 4 cm de bois aggloméré |
BBC rénovation |
0,4 |
0,25 |
||
Situation
de référence |
0,8 |
0,44 |
Volets :
Il fait
plus froid la nuit et on n’a pas besoin de regarder par la fenêtre. Il est donc
recommandé de fermer les volets pour limiter les pertes thermiques.
Commande automatique envisageable (domotique)
La température réelle et la
température ressentie
On l’ignore souvent mais la loi interdit de se chauffer à plus de 19°C !
Ceci parce que plus la température est élevée, plus les déperditions et la
douloureuse en fin de mois sont elles aussi élevées. On estime que se
chauffer d'un degré de plus, c'est consommer 10% de plus ! (Voir à ce sujet
les conséquences
d’une surchauffe parfois provoqué par un équilibrage
thermique interne défectueux). On a constaté que dans les vieux
logements mal-isolés, on a froid à 19°C : les murs mal isolés sont froids, il y
a des courants d'airs froids (infiltrations). Par contre dans un logement neuf,
19°C est bizarrement supportable. Les sensations ne sont plus les mêmes pour la
raison que les parois sont plus chaudes et pratiquement à la température de la
pièce.
La distribution
hydraulique
Dans la rénovation énergétique d’un bâtiment, l’effort peut aussi se porter
utilement sur l’'amélioration de l'isolation des conduites
hydrauliques circulant hors
bâti dans les volumes non chauffés. C’est dire dans beaucoup de cas sur les
tuyauteries horizontales courant dans les caves et dans le parking souterrain
éventuel.
|
Tuyauteries verticales Intérieures au bâti |
Tuyauteries horizontales Extérieures au bâti |
Eau chaude sanitaire |
Energie perdue en dehors de la période de chauffe |
Energie perdue en cave |
Chauffage |
Energie récupérée pour le chauffage pendant la période de chauffe* |
Energie perdue en parking Calorifugeage des grosses valves |
Nota L’énergie dissipée par défaut de calorifugeage dans les tuyauteries
horizontales est souvent totalement perdue
Les mesures à prendre pour améliorer l'isolation des conduites
consiste à améliorer la qualité du calorifugeage afin de réduire dans la mesure
du possible l'écart de température entre intérieur et extérieur du tube. Le
thermodynamicien cherche aussi à diminuer la température des fluides
transportés. Pour un bâtiment neuf, l’architecte cherche lors de la conception
et en ce qui le concerne, à réduire la longueur du cheminement des canalisations
et à faire passer celles-ci dans la mesure du possible à l’intérieur du bâti.
Un architecte doit chercher à faire passer les tuyauteries verticales dans
les cages d’escalier en partie commune. Dans certains immeuble cette solution
n’est pas adoptée avec des canalisations verticales cheminant dans les
appartements de telle sorte qu’il faudrait refaire les salles de bains et
les cuisines pour remédier après coup à une isolation défectueuse!.
Isolation ITE ou
ITI ?
ll est des cas où l’on peut s’interroger.
Particulièrement celui des terrasses privatives.
Matière |
Conductivité l des parois1) watt/m et °C (W.m-1.K-1) |
Flux thermique traversant les
parois Coefficient déperdition ζ watt/m² °C |
Parois opaques |
||
Béton plein |
2 |
10 (pour 20 cm d'épaisseur) |
Polyuréthane |
0,035 |
Valeur moyenne
0,7 (pour 5 cm d'épaisseur) |
1) Sous-entendu pour 1m d'épaisseur et pour
une unité de surface du système SI soit 1m². L’épaisseur de l’isolant
Le privatif et le
collectif
Le cas évoqué ci-dessus relatif aux terrasses privatives pourrait bien être
le seul cas où le tant controversé décret sur
l’individualisation des frais
de chauffage puisse être considérée comme valable dans la
copropriété. Les fenêtres on le sait sont considérées en France comme
privatives lorsqu’elles ne sont pas situées dans les parties communes.
Dans le cas de l’isolation en toiture ci-dessus on pourrait considérer que
l’étanchéité à l’eau et l’isolation de la terrasse commune du dernier
étage doit être prise en charge par la copropriété. Par contre les travaux en
terrasse privative pourraient se répartir utilement de la façon suivante :
prise en charge de l’étanchéité à l’eau par le propriétaire du dernier étage et
isolation thermique du logement sous la terrasse privative prise en charge par
le propriétaire du logement situé sous cette terrasse.
Une isolation au plafond en polyuréthane de 5 cm
d’épaisseur n’affecte en effet pas la surface habitable et le volume
respiratoire reste acceptable. (2,5 au lieu de 2,55m)
L’énergie thermique consommée en moins par m² habitable en région parisienne
est proche de (10 – 0,7) x 10 x 5000h = 465 000 Wh ou 465 kWh. (Voir les DJU)
Soit une
économie annuelle voisine de 70 €/m² habitable avec un prix de l’énergie à 15
cts d’€ le kWh et voisine de 24 €/m² habitable avec un prix de l’énergie
gaz à 5 cts d’€ le kWh. Pour un prix
posé de 70 €/m² la pose de l’isolation est amortie en une année dans le
premier cas (70 /70) et de 3 ans dans le deuxième (70/24) |
|
La rénovation thermique des bâtiments anciens (avant
1975)
On commence seulement à mieux comprendre ce qu’il faut faire pour améliorer
l’isolation des anciens bâtiments anciens. Lorsqu’ils n’ont aucune isolation,
on est en mesure de les rénover en diminuant significativement les déperditions
annuelles du bâti. Il faudra peut-être pour conserver le caractère
architectural des centres villes, isoler certains bâtiments par
l'intérieur mais cela n’est envisageable que pour les bâtiments Haussmannien
largement dimensionnés. Mais pour cela il faut pouvoir travailler dans des
logements vides, donc en vente. Le second point à prendre en compte est
d'atteindre le maximum d'efficacité énergétique suite aux travaux pour ne pas
avoir à les refaire une seconde fois.
L’obtention éventuelle d’aides complémentaires passe par un bouquet de travaux avec une procédure
nécessitant l’envoi de 4 à 5 dossiers à différents organismes. Ce travail
important n’est que très rarement réalisé par les copropriétés pour la simple
raison que ce travail relève pour l’instant du bénévolat. Le retour économique
augmentant notablement dans le cas d’un bouquet
de travaux cette orientation ne présente un intérêt pour la copropriété que
si la copropriété décide d’emprunter sur le long terme pour financer les
travaux. Cette façon de procéder avec une aide fiscale prenant la forme de
prêts à taux zéro étant mieux à même de débloquer la rénovation thermique des
bâtiments anciens que ne peut le faire une aide style CEE. Ceci dans la mesure
donne au Maître d’ouvrage une meilleure vision du retour
économique de son investissement. Il n'y avait encore récemment
aucune réglementation thermique pour les bâtiments datant d'avant 1975 mais la
loi sur l'énergie du 13 Juillet 2005 a introduit une première étape de
réglementation sur l'existant. Un décret d'application prévu pour Avril 2008
précise que les bâtiments supérieurs à 1000m² et faisant l'objet de travaux de
rénovation importants auront des obligations de performance énergétique et
devront améliorer l’efficacité de l’isolation thermique du bâti et les
équipements énergétiques.