Isolation thermique : tout ce qu'il y a à savoir

Le principe de l’isolation thermique renvoie à l’ensemble des moyens utilisés pour restreindre les échanges de chaleur qu’il puisse y avoir entre deux milieux ayant des températures différentes.

Ainsi, l’isolation thermique dans les habitats a pour objectif majeur de veiller à ce que la température adéquate soit diffusée : que cela soit de conserver la chaleur à l’intérieur d’une maison pendant l’hiver, ou de faire en sorte qu’elle soit fraîche en été.

Quel est le principe physique de la chaleur et quels sont ses modes de transmission ?

Il est important de comprendre la chaleur pour savoir comment elle est transmise. La chaleur est une agitation aléatoire des particules qui constituent la matière cette agitation génère des chocs entre les particules, et ce sont ces chocs qui de proche en proche permettent à la chaleur se propager un peu comme des dominos qui seraient debout alignés dans une file, et dont la chute des uns va provoquerait celle des autres; à la différence que les particules chaudes continueront de gigoter et s’entrechoquer. Selon la composition de la matière et son organisation moléculaire, les particules de deux matériaux différents, exposées à même une chaleur ne vont pas réagir de la même manière. Selon leur nature et leur structuration, elles auront des comportements qui seront différents face à la transmission de la chaleur. Ces transferts se mesurent en Watt par mètre par degrés Kelvin : (W/m.K), et cette mesure est symbolisée par le lambda : (λ) plus il est élevé, plus l’énergie se déplacera vite dans la matière. Pour être classé comme un isolant un matériau doit avoir un (λ) inférieur à : 0.06 (W/m.K). La chaleur se déplace toujours des zones chaudes vers les zones froides, elle cherche donc une sorte d’équilibre. Plus la différence de température est importante, plus la chaleur circule rapidement vers la zone plus froide. Elle peut être transmise : par conduction, convection ou rayonnement, ou par une combinaison des trois.

Conduction

Pour que la chaleur soit conduite de cette manière, il doit y avoir une certaine différence de température entre deux zones d’un même milieu, ou bien entre deux milieux en adhérence sans migration de matière. Un contact physique a lieu entre les particules, et l’énergie thermique qui passe à travers un solide, un liquide ou un gaz va être trimbalée de molécule en molécule dans le matériau. La conductivité thermique est donc la mesure de la vitesse du flux de chaleur passant de particule en particule. C’est une des valeurs les plus simples à mesurer, et à prendre en compte en prévision d’une bonne isolation. C’est en pour cela qu’elle est mise en avant par les autorités et les organismes de tutelle, qui imposent des normes de calcul basées sur sa quasi seule existence, pour déterminer l’épaisseur requise d’isolant permettant d’atteindre un standard de performance. La conductivité participe grandement à la quantité d’énergie nécessaire pour chauffer un bâtiment, mais reste imprécise dans le fait qu’elle ne contribue qu’assez peu à pour déterminer le confort optimal. C’est la capacité thermique d’un isolant et sa masse volumique, qui ensemble influent sur la stabilité de la température intérieure, et par voie de conséquence sur le confort.

Convection

Dans tous les cas, une convection est un mouvement de fluides entre un point chaud et un point froid. Dans un habitat la convection qui nous intéresse concerne les mouvements intérieurs d’air entre les parties chaudes et les parties froides. Pour illustrer cela : Imaginons un certain nombre de personnes parfaitement immobiles, occupant un certain espace. Si chacune de ces personnes se mettait à bouger, elles occuperaient alors un plus grand espace et pour avoir la même quantité d’espace qu’auparavant, on devrait alors diminuer le nombre de personnes de personnes. En parallèle, imaginons maintenant un gaz qu’on chauffe; celui ci va alors se déployer, et on parlera de dilatation. Cette expansion peut être bloquée par un récipient fermé, nous aurons alors un gaz sous pression, ce qui est possible contrairement au groupe de personnes, car un gaz est compressible. La dilatation a pour conséquence une diminution du poids du gaz pour un mètre cube de gaz chaud, on a moins de particules que pour un gaz tiède. Ce qui fait qu’un gaz dilaté est plus léger, et conformément au principe d’Archimède il subit une poussé de bas en haut. Pour une maison en hiver, si il fait froid dehors et qu’on allume un feu dans un poêle, ce poêle chaud va chauffer l’air qui lui est proche, celui ci va se dilater, devenir plus léger que l’air ambiant et donc monter. Il va rencontrer les parois extérieures elles même plus froides, se refroidir à leur contact, se recontracter, devenir plus lourd et redescendre vers le bas de la paroi en direction du poêle, se chauffer à nouveau et recommencer son cycle, c’est ce qu’on appelle une cellule de convection.

Rayonnement

Tout ce qui est chaud, c-à-d dire au dessus du zéro absolu : 0 °K (-273 °C) émet un rayonnement électromagnétique. Autant dire que dans la vie courante, tout est chaud. Tout corps chauffé accumule de l’énergie, et plus il est chaud, plus il émet un rayonnement important. Dans la réalité courante, cela se concrétise par une augmentation de l’intensité lumineuse qui à partir d’un certain niveau, devient limpide et visible à l’œil. Aussi longtemps qu’un rayonnement n’est pas exploité, il représente une énergie potentielle, dés lors qu’il est arrêté par un obstacle, il libère cette énergie sous forme de chaleur c’est ainsi qu’en présence d’un feu on ressent de la chaleur sur la partie exposée aux flammes. Dans une pièce remplie de personnes, le/les rayonnement(s) (puisque tout émet un rayonnement) parcourt l’air en préservant presque toute son énergie et chauffe les murs, le sol, les machines, et tout ce qui se trouve dans la pièce. Les personnes situées dans le rayonnement ressentent la chaleur directement. Les radiateurs infrarouges sont des systèmes de chauffage décentralisés qui génèrent une intendante chaleur qui ne se gaspille pas durant le transport. Le verre est l’un des matériaux transmettant le plus de chaleur radiante. L’atmosphère est elle aussi une grosse fournisseuse de chaleur radiante qui est absorbée lorsqu’elle tombe sur une surface comme celle qu’on retrouverait sur le pont d’un navire par une journée ensoleillée; cette surface sera très chaude et très radieuse. Il est bien connu que les surfaces claires ou brillantes réfléchissent plus efficacement la chaleur rayonnante, et seront chauffées plus lentement que les surfaces noires ou sombres. L’énergie thermique est cédée sous forme de lumière, sous forme de rayonnement infrarouge ou d’une autre forme d’ondes électromagnétiques.

Quels intérêts d’isoler une maison ?

L’isolation permet d’atteindre plusieurs objectifs :

Amélioration du confort thermique : cela passe notamment par l’optimisation des parois non isolées qui laissent migrer la chaleur tant l’hiver que l’été,
économie d’énergie : diminution de la consommation d’énergie tant pour les chauffages que pour les refroidisseurs,
réduction d’émission de gaz à effet de serre,
dans certains cas cela permet d‘améliorer l’isolation phonique et acoustique,
régulation des migrations de vapeurs d’eau ce qui permet de préserver le bâti à long terme.

Étant donné que le développement durable est devenu une préoccupation importante du citoyen du 21ème siècle, il faut savoir qu’en France aucune prescription ou charte n’était en vigueur concernant le sujet de l’isolation thermique, mais suite au premier choc pétrolier de 1973 une réglementation est apparue.

Quelles sont les normes en vigueur ?

La Réglementation Thermique appelée RT 2012 est une réglementation venant de l’organisme officiel qui administre les lois concernant les dépenses énergétiques, et s’assure que certains principes soient respectés. Avant pour être conforme à la RT 2012 (dans le neuf) il était nécessaire de répondre à de multiples critères qui s’imbriquent et influent les uns sur les autres : Le renouvellement de l’air, l’étanchéité au vent, l’éradication des ponts thermiques, le système de chauffage et également d’isolation…La RT 2020 est le prochain palier de cette norme, qui fait suite au Grenelle de l’environnement, et définit de nouveaux standards dans la construction. Son projet s’articule autour de la mise en œuvre du concept de bâtiment à énergie positive, appelé « BEPOS » ce genre de bâtiment est censé être le prototype de l’habitat autonome qui produit plus d’énergie qu’il n’en consomme. C’est un habitat très bien armé en terme de moyens de production énergétique, ce qui lui garantit des performances élevés à cet égard.

Le principaux buts de la RT 2020 s’articulent autour :

d’un habitat : qui doit produire plus d’énergie qu’il n’en consomme, qui doit faire appel aux sources d’énergies propres renouvelables et gratuites, et doit gérer ses propres besoins énergétiques en les satisfaisant le plus intelligemment possible,
du’ habitat : qui est capable d’accumuler et de restituer de la chaleur et la produire de l’électricité.

Quelles différences entre la RT 2012 et la RT 2020 ?

On relève plusieurs distinctions significatives entre la RT 2012 et la RT 2020 :

le seuil de dépense énergétique : est de 50 kWh/m²/an pour la RT 2012, tandis que la RT 2020 a pour défi de produire plus d’énergie que n’en dépenser, ce qui devrait situer ce seuil autour de 0 kWh/m²/an minimum,
la RT 2012 ne prenait pas en considération les sources de consommation électrique tel que les appareils électroniques ou électroménagers, par contre la RT 2020 prend tout en compte,
la RT 2012 se contentait également de trouver des solutions pour baisser le prix de consommation des équipements, tandis que la RT 2020 vise à éradiquer le gaspillage énergétique grâce à une gestion brillante.

A Quand la RT 2020 ?

L’entrée en vigueur de la RT, rebaptisée maintenant RE 2020 (Réglementation Environnementale 2020) est fixé pour le moment au : 1er janvier 2022.

Comment ça marche l’isolation de la maison ?

L’installation d’une bonne isolation thermique dans les murs, même dans les plafonds et les sols, peut permettre d’économiser jusqu’à 60 % de la consommation d’énergie.

Sans isolation une maison est une véritable passoire, et ses parois existantes sont souvent perméables aux infiltrations d’air ce qui entraine des déperditions thermiques dont : jusqu’à 30% se font par la toiture, 25% par les murs, et 10% par les sols. L’isolation doit être envisagée partout ou c’est possible :

Comment agit un isolant ?

Il est conseillé d’utiliser un isolant étanche à l’air pour corriger les défauts d’infiltration. Un isolant s’oppose aux pertes thermiques grâce à R; qui est ce qu’on appelle sa résistance thermique; plus elle est importante plus le matériau a une faible conductivité thermique. R dépend de l’épaisseur de l’isolant, et de sa conductivité thermique (λ); selon la relation : R = e/λ

Ce qu’il faut comprendre c’est plus le R à une valeur consistante plus la consommation d’énergie sera faible; par contre les économies d’énergie ne sont pas proportionnelles à l’augmentation de la résistance thermique, en effet on constate en regardant la courbe d’évaluation du DPE (Diagnostic Performances Énergétiques) que les économies d’énergie plafonnent autour d’un R équivalent à 3, autrement dit R=3,4; est le seuil pour garantir le maximum d’énergie économisée. Parmi les isolants résistants à l’air on distingue 4 grandes catégories :

Les isolants de forte densité comme ceux à base de fibre de bois,
mousses de polystyrène ou polyuréthane,
les isolants minces réflecteurs,
les laines minérales à condition qu’elles soient entourées en comble de deux écrans d’étanchéité.

Pourquoi privilégier une isolation des toitures par l’extérieur ?

Passer par le toit extérieur, présente de nombreux avantages :

Les travaux peuvent être procédés en toute quiétude et se réaliser sans qu’il y ait besoin de vider ou d’évacuer les pièces aménagées,
ce genre d’aménagement est très propre : cela ne nécessite pas de dépose de parements de rampants, ne soulève aucune poussière et n’engendre aucun débris ou déchets à l’intérieur,
la hauteur sous plafond reste la même et l’espace habitable est conservé,
les travaux de restauration thermique par l’extérieur renforcent l’intérêt envers le système d’isolation en murs, pour favoriser une continuité de l’isolation, et procurer une complémentarité sur l’ensemble de la maison, et la mettre ainsi en valeur.

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