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Maîtrise des besoins en énergie : Isolation et inertie
Les propriétés thermiques des matériaux isolants
Isolation thermique de l'enveloppe
Un matériau isolant limite les transferts de chaleur entre un milieu chaud et un milieu froid. La capacité d'un matériau à isoler se mesure via sa conductivité thermique λ en W/mK. La conductivité thermique des isolants classiques est de l'ordre de 0,04 W/mK. Plus la valeur du λ est faible, plus le matériau est isolant.
La résistance thermique d'un matériau mis en œuvre, R (m².K/W), dépend de l'épaisseur : R = épaisseur (m) / λ. Plus la valeur de R est importante, plus la paroi est isolante.
L'enveloppe du bâtiment doit être isolée pour limiter les transferts de chaleur / de froid de l'extérieur vers l'intérieur. Les surfaces à isoler sont multiples : dalle, toiture, parois verticales opaques (murs), parois verticales vitrées (ouvertures). L'isolation doit être dimensionnée en fonction des contraintes climatiques du lieu où se situe le bâtiment.
Plus de détails sur l'isolation thermique sur le site Ekopedia
Inertie thermique de l'enveloppe : inertie de transmission
La température extérieure décrit chaque jour des oscillations (jour/nuit). L'inertie de transmission indique comment la paroi retarde les impacts de ces oscillations et en réduit l'amplitude : il s'agit de l'amortissement et du déphasage.
L'inertie de transmission dépend de la valeur de la diffusivité, en m²/s. Diffusivité = λ / ρC, où λ (W/mK) est la conductivité thermique ; ρ (kg/m³) est la masse volumique et C (J/kgK) est la chaleur spécifique du matériau. L'inertie de transmission augmente avec l'épaisseur et diminue avec la diffusivité de la paroi.
Une paroi idéale présentera une bonne isolation et un bon amortissement, ainsi qu'un déphasage de 12 heures.
Inertie des matériaux intérieurs : inertie d'absorption
Pour compléter la performance de l'enveloppe, on peut faire appel à l'inertie d'absorption des matériaux constituant les parois intérieures. L'inertie d'absorption indique la capacité d'un matériau à absorber la chaleur intérieure et à la restituer dans le bâtiment.
Cette inertie dépend de la valeur de l'effusivité du matériau. Effusivité = Racine (λ x ρC). L'inertie d'absorption augmente avec l'épaisseur et avec l'effusivité de la paroi.Une enveloppe performante associée à des matériaux intérieurs à forte inertie d'absorption assurent une bonne qualité thermique du bâtiment.
Quelques exemples d'isolants thermiques
Voici quelques liens vers des sites donnant des valeurs pour certains matériaux :
Document présentant différents matériaux, en particulier les valeurs d'effusivité et de diffusivité
Site Tout sur l'isolation, réalisé par ISOVER, propose des valeurs de λ pour certains matériauxLes différentes techniques d'isolation pour les parois opaques
Il existe différents types d'isolations, à choisir selon l'implantation du bâtiment (mur mitoyen, 4 faces libres…), la fonction du bâtiment (vestiaires, immeuble de bureaux…) et le budget.On distingue trois techniques d'isolation :
- Isolation par l'intérieur : c'est la technique la plus répandue et connue en France : la structure porteuse du bâtiment est à l'extérieur, une isolation est rapportée sur les murs intérieurs ;
- Isolation par l'extérieur : cette solution consiste à poser un isolant à l'extérieur du bâtiment, à l'extérieur de la structure porteuse ;
- Isolation répartie : l'isolation est dite répartie lorsque le mur en lui-même est isolant.
Type d'isolation thermique
Avantages
Inconvénients
Exemples
Isolation par l'intérieur
- solution souvent simple à mettre en oeuvre dans le cas d'une réhabilitation
- solution la moins coûteuse des trois car très répandue en France
- aspect extérieur non changé- l'épaisseur de l'isolation vient mordre sur la surface intérieure des locaux
- la mise en oeuvre est contraignante puisque l'isolation doit être partout identique, même en cas de prises ou de canalisations
- solution ne permettant généralement pas de traiter tous les types de ponts thermiques
- Ne permet pas de bénéficier de l'inertie d'absoption des murs- panneaux composites ou complexes de doublage
- isolant placé derrière une contre-cloison maçonnée (brique platrière) ou sur ossatureIsolation par l'extérieur
- réduit, voire annule les ponts thermiques
- tend à devenir la référence en matière d'isolation grâce aux nouvelles réglementations
- ne réduit pas la surface intérieure des locaux
- permet de bénéficier de l'inertie d'absorption des murs- modifie l'aspect extérieur
- solution la plus onéreuse pour le moment
- vient en saillie par rapport à la façade du bâtiment (problème en ville)- enduit mince sur isolant
- enduit hydraulique sur isolant
- parements sur isolants
- vêtures (éléments préfabriqués en usine comprenant un isolant et une plaque de parement)
- enduits isolants (mortiers auxquels sont incorporés des particules de matériaux isolants)Isolation répartie
- permet de combiner structure porteuse et isolant
- aspect intérieur comme extérieur identique à une construction classique
- gain de temps sur chantier et moins de production de déchets- ne peut être mise en oeuvre que pour une construction neuve ou une extension
- coût assez élevé
- dans l'avenir, les épaisseurs couramment utilisées ne suivront plus les normes, il faudra donc soit augmenter l'épaisseur, soit rajouter une isolation supplémentaire (intérieure ou extérieure)- ossature bois
- brique de type monomur
- béton cellulaireLes éléments de l'enveloppe à isoler
Les éléments indiqués plus haut concernent essentiellement les parois opaques verticales (murs) du bâtiment. Pour assurer la performance thermique de l'enveloppe, l'ensemble des parois doivent être isolées.
A titre d'exemple, dans un bâtiment d'habitation, 25 à 30 % des déperditions de chaleur les plus importantes viennent de la toiture (source : ADEME). C'est pourquoi il est primordial de mettre en œuvre des solutions performantes également en toiture. Toutes ces solutions sont connues et pratiquées en France depuis plusieurs années, il existe cependant une solution peu connue et alternative des méthodes conventionnelles : la toiture végétale. Cette solution, qui n'a rien d'innovant puisqu'elle existe depuis 25 000 ans, possède de nombreux avantages non négligeables, tant au niveau thermique, esthétique, environnement, mais elle possède quelques inconvénients comme le coût (à partir de 45 €/m²) et type de support (toit plat ou à faible pente).
Les ouvertures vitrées sont moins isolantes que les parois opaques et constituent des sources de déperditions de chaleur. Pour réduire ces déperditions, il peut être utile de prendre en compte :
- La surface de parois vitrées du bâtiment : le but est de trouver un juste milieu entre éclairage naturel et isolation thermique ;
- L'orientation des parois vitrées : suivant les principes de l'architecture bioclimatique et/ou suivant les besoins de l'entreprise ;
- La performance thermique d’une paroi vitrée qui dépend :
- de la nature de la menuiserie
- des performances du vitrage
- de la qualité de la mise en oeuvre de la fenêtre.
La performance thermique d'une ouverture vitrée est indiquée par :
- Uw : Transmission thermique de l'ouverture (vitrage + châssis)
- Ug : Transmission thermique du vitrage seul
La nature des fermetures (volets, persiennes) intervient également. En effet, elles peuvent réduire les déperditions, particulièrement la nuit. Enfin, les protections solaires extérieures (stores, débords de toit, déflecteurs…) sont des moyens simples et efficaces pour limiter la surchauffe intérieure en été.
"Un pont thermique est une zone ponctuelle ou linéaire qui, dans l'enveloppe d'un bâtiment, présente un défaut ou une diminution de résistance thermique (à la jonction de deux parois en général)."*
Les ponts thermiques sont plus faciles à traiter via une isolation par l'extérieur que dans le cas d'une isolation par l'intérieur (dans un bâtiment isolé par l'intérieur, les pertes de chaleur dues aux ponts thermiques sont de l'ordre 5 à 10% (Source : ADEME ).
Les ponts thermiques représentent des défauts dans le bâtiment à la fois pour les fuites thermiques qu'ils représentent et pour les risques de condensation et de moisissures qu'ils engendrent.
* définition tirée de Wikipédia
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Panorama du savoir faire et des techniques existantes à destination des industriels, professionnels de la construction, collectivités et particuliers Build up energy solutions for better buildings Commission Européenne de l'Energie Financé par le programme Energie Intelligente Europe, ce portail offre des informations sur les directives, les technologies et les bonnes pratiques pour réduire la consommation énergétique des bâtiments. Il est destiné à favoriser le partage d'informations entre acteurs du bâtiment, autorités publiques et autres organisations. (en anglais) Conception d'une toiture végétale Conseil d'Architecture, d'urbanisme et de l'environnement du Tarn Deux pages sous forme de questions réponses permettant une première approche de mise en oeuvre d'une toiture végétale : coût, entretien, avantages et inconvénients, réglementation... Guide de l'énergie Greenpeace Site pour la rénovation de maisons individuelles Guide pratique pour particulier sur l'isolation thermique ADEME Conseils et solutions techniques Règles professionnelles pour la conception et la réalisation des terrasses et toitures végétalisées ADIVET Ouvrage de 37 pages à destination des maîtres d'oeuvres, maîtres d'ouvrages, constructeurs et entrepreneurs. Les règles présentées se limitent au cas des toitures de pente inférieure ou égale à 20%. Tout sur l'isolation ISOVER FRANCE Site réalisé par Isover, présentant les différentes techniques d'isolation, schémas et explications. Les matériaux et leur pouvoir isolant. Outils concrets d'aide au choix. Ce site s'adresse tant aux professionnels qu'aux particuliers.
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