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 est un élément capital dans la réussite de vos travaux de rénovation thermique. Les isolants devront être choisis en fonction de la nature des travaux réalisés et de la performance thermique visée. Pour faire le bon choix, suivez nos conseils sur les 3 coefficients à connaître avant d’acheter.

1 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.

2 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.

3 La résistance thermique R

Inverse du flux thermique traversant la paroi, 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 Lambda et de l’épaisseur e de l’isolant selon la formule : Lambda / e (l’épaisseur e étant exprimée en mètre). 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	1 Conductivité thermique Lambda des parois^1) watt/m et °C (watt/m.K) Sous-entendu par m d’épaisseur L’isolation est d’autant meilleure que l est faible	2 Flux thermique traversant les parois Coefficient déperdition U watt/m²K Formule U = Lambda / e e étant l’épaisseur de l’isolant en m	3 Résistance R = 1/ U Exprimé en m²K/watt L’isolation est d’autant meilleure que R est élevé
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
Parois opaques
Béton plein classique	2	10 (pour 20 cm d'épaisseur)	Pour éviter la superposition de couches de nature différentes l’une sur l’autre parfois difficile à mettre en œuvre le béton cellulaire avec son épaisseur de 30 à 50 cm, voire la terre cuite en 80 cm d’épaisseur commence à faire leur apparition. La terre cuite composé de produits d'origine naturelle résiste au feu contrairement au bois et a d'excellente propriétés thermiques. Son utilisation en ville en remplacement des immeubles en fin de vie méritera probablement d'être généralisé pour la construction des nouveaux bâtiments. L’inertie thermique de la terre cuite associée à sa faible conductivité thermique commence à être prise en compte en Europe Isobric : Brique porteuse de 20 cm d’épaisseur fabriquée par les autrichiens qui permet de gagner en surface habitable (R = 2 m²K/watt )
Ce habitable	0,065	0,16 (pour 40 cm d'épaisseur)
Terre cuite, brique^2)	0,12	0,15 (pour 80 cm d'épaisseur)
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)
Polyéthylène	0,5	Déperditions 100 fois plus faibles que l’acier
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
PVC	0,17
Isobric		0,5 watt/m² et °C
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 des immeubles existants avec balcons. Ceci compte tenu des prix du m2 habitable. Ceci avec quelques petites contraintes
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/ m^2.°C	m^2.°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/ m^2.°C	m^2.°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 épais 4/16/4/16/4 avec l’air
		Epaisseur e	Lambda	U	R
Couches	Unités	mm	W . m^-1.K^-1	W/ m^2.°C	m^2.°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 dimensions standards 4/12/4/12/4 du triple vitrage le plus courant conduit à une épaisseur totale de 36 mm.

Le tableau ci-dessous donne dans ce cas une idée des performances pouvant être obtenus avec un gaz neutre tel que le krypton au lieu de l’air

			TRIPLE VITRAGE 4/12/4/126/4 avec le krypton
		Epaisseur e	Lambda	U	R
Couches	Unités	mm	W . m^-1.K-1	W/ m^2.°C	m^2.°C / W
	Matériaux		formules	z=l/e	R = 1/z
1	verre	4	0,023	5,75	0,174
2	krypton	12	0,009	0,75	1,33
3	verre	4	0,023	5,75	0,174
4	krypton	12	0,009	0,75	1,33
5	verre	4	0,023	5,75	0,174
	TOTAL	44		0,315	3,182

Tous 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 à 20 plus faible (Voir fichier de la tour Montparnasse) que le simple vitrage et isole un peu mieux du bruit que le double vitrage. Pour compréhension des 3 coefficients lambda U et R voir aussi le fichier du livre « La chaleur renouvelable et la rivière » les déperditions thermiques dans les parois

La fenêtre ou la porte fenêtre

Le double ou le triple vitrage devrait être associé avec un volet électrique comme représenté sur la figure ci-contre. Et ceci qu’il s’agisse de la maison individuelle ou des immeubles. Si l’on oubli de fermer le volet roulant électrique alors que la température extérieure est de -2°C et la température intérieure à la pièce de 16°C, la chute de température dans le vitrage est de 18°C.

Par contre si la température régnant la nuit entre le double vitrage et le volet roulant électrique lorsque ce dernier est complètement fermé est de 5°C comme indiqué sur la photo ci-contre, alors la chute de température dans le vitrage n’est plus que de 11°C au lieu de 18 et les déperditions à l’emplacement des fenêtres réduite de près de 40%.	Côté vitres coté volet roulant
A défaut d’une commande automatique du volet roulant électrique fermant celui-ci automatiquement lorsque la nuit tombe un avertissement du syndic informant les habitants que les volets roulants qu’ils soient à commande électrique ou non doivent être fermés la nuit pendant la saison hivernale.

Les parois opaques du bâti

Prendre garde que ramené au m² habitable, la surface des murs d’un appartement de 80 m² est deux fois moins importante que celle d’un studio de 20 m² .

S_déperdition /S_habitable Notation : hauteur de plafond h

18h / 20

36h / 80 = 18h /40

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 provoquée 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 Calorifugeage des plus grosses valves?
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 parois^1) 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.

La thermographie (Voir page 145)

Il est envisageable pour se faire une idée des déperditions thermiques dans l’habitat d’utiliser un pistolet à infrarouge comparable à celui utilisé pour mesurer la température d’une surface. Il faut toutefois être très prudent en utilisant cet outil couteux et prêter attention au fait qu’il est nettement plus comparatif d’une surface à l’autre que numérique comme l’est le coefficient de déperdition Ug exprimé en watt/m² et °C de la surface considérée. Et ceci particulièrement lorsque l’ensemble des coefficients Ug (ouvertures vitrées, pignon …) est associé à la consommation annuelle en énergie de l’habitation exprimée en kWh.