Les isolants thermiques : explications et comparatifs
On ne peut aborder le sujet des isolants thermiques sans savoir ce que signifient les termes suivants : inertie thermique, déphasage, conductivité thermique (lambda), résistance thermique (R), coefficient de transmission thermique (U) et énergie grise.
L’inertie thermique
L’inertie thermique d’un corps est la capacité d’un matériau à emmagasiner de la chaleur (ou du froid) pour le restituer ensuite progressivement. Plus un matériau est lourd et compact, plus il a une inertie thermique importante. Ainsi, une maison à ossature bois, si l’on y intègre pas des matériaux lourds, aura une inertie thermique très faible, ce qui peut vite devenir inconfortable et peu économe en énergie.
Le déphasage
En thermique du bâtiment, le déphasage thermique est la capacité des matériaux composant l’enveloppe de l’habitation à ralentir les transferts de chaleur, notamment du rayonnement solaire estival. Ce déphasage thermique est notamment utile en été pour empêcher la pénétration de l’énergie du rayonnement solaire le jour et la rejeter la nuit.
La conductivité thermique : λ (lambda)
Le pouvoir isolant d’un matériau s’évalue à partir de ce qu’on appelle sa conductivité thermique, notée lambda :
- C’est sa capacité propre à conduire la chaleur.
Plus la conductivité est faible (plus le lambda est petit), plus grand est le pouvoir isolant du matériau. - Le coefficient de conductivité thermique s’exprime en W/m.K (Watt par mètre par Kelvin, un Kelvin étant égal à une variation d’un degré Celsius). Le mètre est le rapport entre épaisseur et surface.
La résistance thermique : R
Un autre indicateur est la résistance thermique, notée R. Le R exprime la capacité d’un matériau à résister au froid et au chaud. Plus le R est élevé, plus le produit est isolant.
Exprimé en m².K/W (Kelvin par Watt), l’indice R s’obtient par le rapport de l’épaisseur en mètres sur la conductivité thermique du matériau. La capacité d’un matériau à résister au froid et au chaud est appelée «résistance thermique» ou R :
- Plus le R est élevé, plus le produit est isolant.
- R rapporte la conductivité du matériau à l’épaisseur de matériau installé.
- R = épaisseur en mètre/conductivité thermique du matériau (lambda).
- Le R est exprimé en m².k/W.
Attention, dans la pratique on ne peut pas se contenter de comparer les R des différents matériaux, car les R sont donnés pour une épaisseur égale :
- Or ce que nous dit le R, c’est que justement, vous n’aurez pas besoin de la même épaisseur de brique que de laine de verre.
- Par exemple, un mur de brique de 30 cm d’épaisseur a la même résistance thermique que 1 cm de laine de verre.
Pour une bonne isolation, l’indice de résistance thermique (R) de référence est aujourd’hui :
- Toitures : 4,5 (minimum) à 8 (idéal)
- Murs extérieurs : 2,5 à 4
- Sol sur terre plein : 1,5 à 3
- Sol sur local non chauffé : 3,5 à 6
Le coefficient de transmission thermique : U
Le coefficient de transmission thermique (U) est l’inverse de la résistance thermique. Elle s’exprime en W/m².K. Plus le U est bas, meilleure est l’isolant.
L’énergie grise
L’énergie grise ou énergie intrinsèque est la quantité d’énergie nécessaire lors du cycle de vie d’un matériau ou d’un produit : la production, l’extraction, la transformation, la fabrication, le transport, la mise en œuvre, l’entretien puis pour finir le recyclage, à l’exception notable de l’utilisation.
En effet, l’énergie que nécessite l’utilisation est une énergie directe, qui ne rentre pas dans le champ sémantique de l’énergie grise, énergie indirecte par essence. Chacune de ces étapes nécessite de l’énergie, qu’elle soit humaine, animale, électrique, thermique ou autre. En cumulant l’ensemble des énergies consommées sur l’ensemble du cycle de vie, on peut prendre la mesure du besoin énergétique d’un matériau ou d’un produit. L’énergie grise est une énergie cachée, indirecte, au contraire de l’énergie liée à l’utilisation, que le consommateur connaît, ou peut connaître aisément.
L’affichage de l’énergie grise peut guider ou renseigner les choix notamment en vue de réduire l’impact environnemental.
En théorie, un bilan d’énergie grise additionne l’énergie dépensée lors :
- de la conception du produit ou du service ;
- de l’exploitation de la ressource ou de la matière première ;
- de l’extraction et du transport des matières premières ;
- de la transformation des matières premières et la fabrication du produit ou du service
- de la commercialisation ;
- de l’entretien, des réparations, des démontages du produit dans son cycle de vie ;
- du recyclage du produit en fin de vie.
Vue d’ensemble des matériaux isolants
Il existe en 3 grandes catégories d’isolants qui possèdent des avantages et des inconvénients.
Les laines minérales: Classiquement, il s’agit de la laine de verre et de la laine de roche. Elles ont un très bon rapport performance/prix et une bonne tenue au feu (adapté aux chauffages au bois).
Cependant, leur bilan environnemental n’est pas très favorable (énergie grise importante due la fusion du sable ou de la roche et faible taux de recyclage) et elles craignent énormément l’humidité (usage intérieur uniquement). Aussi, ces laines ne sont pas très denses et offrent un faible déphasage et donc un confort d’été mauvais (à limiter dans les combles si possible). Avantage à la laine de roche sur ce point.
Les isolants synthétiques dérivés de la pétrochimie: Il s’agit du polystyrène et du polyurétane. Bien qu’ils soient très performants et bons marché, ces matériaux sont très polluants et leur utilisation est déjà déjà interdite à Luxembourg Ville. De plus, leur très faible densité implique un très faible déphasage et un confort d’été mauvais (pas d’utilisation dans les combles). Leur bilan écologique est très défavorable et les vapeurs dégagées en cas d’incendie sont mortelles.
Les isolants bio-sourcés : Il s’agit d’isolants d’origine végétale (laine de bois, de chanvre, de lin, de coton, paille…), d’origine animale (laine de mouton, plumes d’oie) ou issus du recyclage (ouate de cellulose fabriquée à partir de prospectus, métisse fabriqué à partir de vieux tissu). Les performances thermiques sont bonnes et ces isolants sont généralement assez denses (idéal dans les combles pour un bon confort d’été). Ils ont l’avantage de posséder un bilan environnemental très favorable. En revanche, le prix est souvent plus élevé sauf pour les produits issus du recyclage. A ce titre, la ouate de cellulose constitue probablement le meilleur rapport performance/prix/confort d’été/environnement.
Quel isolant écologique choisir ?
Cellulose, fibre de bois, chanvre, lin, liège expansé, plume, laine… les isolants écologiques sont désormais nombreux. Mais lequel choisir ? Voici quelques critères de choix et un tableau comparatif qui vous aidera à y voir plus clair.
Les atouts des isolants écologiques
Principalement issus de végétaux, les isolants écologiques présentent un bien meilleur écobilan que les isolants minéraux ou synthétiques qui dominent le marché : matières premières renouvelables et recyclables, peu d’énergie grise et d’émissions de C02 pour leur fabrication, faible impact sur la qualité de l’air intérieur et la santé… Attention, ces écobilans sont parfois dégradés par la prise en compte du transport, renseignez-vous sur l’origine des matériaux et privilégiez ceux qui ne proviennent pas de trop loin.
Le critère de choix le plus connu est la conductivité thermique ou lambda, qui mesure l’aptitude de l’isolant à transmettre la chaleur. Bon nombre d’isolants écologiques ont un lambda aussi bon – c’est-à-dire aussi bas – que l’isolant qui domine aujourd’hui le marché : la laine de verre (voir tableau). Mais d’autres caractéristiques sont à prendre en compte.
Les isolants écologiques présentent un avantage capital sur les isolants minéraux ou synthétiques : leur perméabilité à la vapeur d’eau qui permet aux parois de rester respirantes tout en évitant les risques de condensation et en assurant une bonne étanchéité à l’air.
Enfin, certains d’entre eux disposent d’un autre atout : ils sont capables d’emmagasiner la chaleur pour la restituer avec un intéressant déphasage, bien utile pour le confort d’été. Un déphasage qui approche ou dépasse les 10 heures permet de compenser le déphasage jour/nuit : la chaleur accumulée en journée ne se transmet qu’à partir du soir, quand la température extérieure permet de rafraîchir la maison.
Principaux isolants écologiques : tableau comparatif
Ce tableau ne prend en compte que les isolants les plus courants diffusés par les distributeurs spécialisés en habitat écologique.
| Matériaux | Présentation | Conductivité thermique (lambda) | Déphasage pour 20 cm | Propriétés acoustiques |
| Fibres de bois | Panneaux semi-rigides | 0,036 à 0,040 | 7,5 à 11 heures | Très bonnes |
| Panneaux rigides | 0,038 à 0,045 | 15 heures | ||
| Vrac | 0,042 | |||
| Liège | Panneaux rigides | 0,037 à 0,042 | 13 heures | Bonnes, surtout pour les bruits d’impact |
| Vrac | 0,045 | 9 heures | ||
| Cellulose | Panneaux souples | 0,039 à 0,042 | 12 heures | Parmi les meilleurs |
| Vrac, injectée | 0,040 à 0,043 | 8 heures à 60 kg/m2 | ||
| Chanvre | Panneaux souples ou rouleaux | 0,040 | 7 heures | Un bon choix |
| Vrac | 0,048 | 9 heures | ||
| Blocs chaux-chanvre | 0,7 | |||
| Lin | Panneaux souples ou rouleaux | 0,040 | Moins bonnes que le chanvre | |
| Vrac | 0,046 | |||
| Roseaux | Panneaux | 0,047 | 8 heures | Semblent bonnes |
| Paille compressée | Panneaux rigides cartonnés | 0,120 | Semblent bonnes | |
| Laine de mouton | Rouleaux | 0,035 à 0,042 | 5 heures | Semblent bonnes |
| Plume de canard | Rouleaux | 0,042 à 0,044 | Semblent bonnes | |
| Métisse | Vrac | 0,039 | 6 à 8 heures | Un bon choix |
| Rouleaux | ||||
| Panneaux | ||||
| Panneaux acoustiques | Excellent choix | |||
| Laine de verre | Rouleaux | 0,039 | 6 heures | Semblent bonnes |
| Laine de textile recyclée | Vrac | 0,039 à 0,051 | 10 heures | Semblent bonnes |
| Rouleaux | ||||
| Laine de coton | Vrac | 0,037 à 0,042 | 10 à 12 heures | Un bon choix |
