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Matériaux isolants: pour bien isoler un bâtiment, seul le vide permet d’éviter l’épaisseur

Maquette de maison en laine de pierre

On le sait, un bâtiment bien isolé se chauffe avec beaucoup moins d’énergie. Mais il permet aussi d’autres gains: il se contente d’une installation de chauffage plus petite et donc généralement moins chère. Et puisque le chauffage fonctionne moins de jours dans l’année, l’installation vieillit moins vite et ses coûts de maintenance sont réduits d’autant.

L’isolation apporte un autre grand avantage trop souvent ignoré: la vie intérieure est plus confortable en toute saison. En hiver, les murs, les fenêtres ou le plafond sont beaucoup moins froids (ça se sent nettement au toucher). Du coup, on vit confortablement à 19-20°C, alors qu’il faudrait une température plus élevée pour compenser le sentiment d’inconfort provoqué par ces surfaces froides.

Et on peut citer encore un "plus": en cas de coupure d’électricité, le bâtiment va se refroidir beaucoup moins vite. Il ne faut pas oublier que, sans électricité, la plupart des chaudières automatiques ne fonctionnent pas, même celles au bois...

La physique des isolants

Pour comprendre comment fonctionnent les différentes familles de matériaux isolants du marché, voici quelques principes physiques qu’ils utilisent:

  • La résistance thermique, c’est la capacité du matériau à résister à la transmission de chaleur par agitation de la matière. Le meilleur isolant est donc le vide: pas de matière, pas de transmission par agitation! Sur le marché, on trouve de nouveaux venus qui utilisent justement ce principe: les panneaux isolants sous vide – ou PIV (voir plus bas).
    La plupart des matériaux isolants traditionnels emprisonnent de l’air (c’est un bon isolant gratuit), et c’est la résistance de cet air immobile qui leur donne une bonne part de leurs qualités. S’il faut éviter que l’isolation d’un bâtiment se mouille, ce n’est pas seulement à cause du risque de pourrissement: l’eau a une mauvaise résistance thermique et diminue fortement la performance du matériau.
  • La réflexion de la chaleur, c’est le renvoi de la chaleur (rayonnement infrarouge) à l’aide d’une couche réfléchissante, de même qu’on renvoie de la lumière à l’aide d’un miroir. C’est ce qui se passe dans un double ou triple-vitrage moderne muni d’une ou deux couches sélectives qui renvoient une partie de la chaleur dans le logement. Les "isolants minces réfléchissants" essaient aussi d’utiliser ce principe (voir plus bas).
  • Le blocage de la convection, le but est d’empêcher que les mouvements d’air (turbulences, vent) refroidissent le bâtiment, de même qu’on accélère le refroidissement d’une cuillère de soupe chaude en soufflant dessus.
panneau isolant sous vide

Les panneaux isolants sous-vide (PIV)

Les panneaux isolants sous vide (PIV) ont été initialement conçus pour mieux isoler les réfrigérateurs sans leur faire perdre trop de volume utile. Ils sont constitués d’une poudre compressée à base de silice, qui forme une structure solide avec des pores minuscules. Celle-ci est emballée dans une membrane étanche multi-couches dans laquelle on a créé un vide poussé. Un PIV prêt à poser ressemble à une grande plaque de chocolat dans son papier d’aluminium. À épaisseur égale, il est 4 à 6 fois plus isolant qu’un matériau classique. Il permet de gagner de l’épaisseur dans les murs et les planchers, et donc du volume habitable. Mais sa mise en oeuvre est difficile: il est assez fragile et il ne faut surtout pas le couper ni le percer, sinon l’air ambiant s’insinue dans la plaque poreuse et réduit sa résistance exceptionnelle. Voilà pourquoi ces panneaux s’achètent sur commande, dans les dimensions exactes à poser.

On trouve déjà des PIV intégrés dans des éléments de construction préfabriqués (portes donnant sur l’extérieur, coffres de store roulant, isolation de plancher de rénovation, isolation de terrasse ou de toit plat, parois modulaires). Leur prix est évidemment élevé – dix à vingt fois celui de la laine de verre – et leur "énergie grise" (énergie qu’il faut investir pour les fabriquer) est importante.

natte isolante avec aérogel

Les aérogels (granulats et nattes)

Récemment arrivés sur le marché, les aérogels sont des matériaux extrêmement légers, composés jusqu’à 99% d’air emprisonné dans de la silice poreuse. On les trouve sous forme de granulats à verser dans les cavités à isoler, par exemple dans les vides qui séparent des murs constitués de deux épaisseurs. Les granulats d’aérogel sont environ 2,5 fois plus isolants que les billes de polystyrène expansé.

Les aérogels peuvent aussi être intégrés dans des nattes souples en fibre de polyester ou en fibre de verre. 2,5 fois plus isolantes que la meilleure laine de verre, ces nattes minces (1-4 cm) peuvent être découpées, collées et percées. Elles ont une grande résistance au feu et à la chaleur, sont peu perméables à l’eau mais perméables à la vapeur d’eau. Elles peuvent s’appliquer sur les façades pour l’isolation extérieure, notamment pour les bâtiments à valeur partrimoniale.

Les aérogels sont assurément des matériaux isolants d’avenir pour la rénovation et la construction des bâtiments. Mais, comme ils sont encore très chers, on les utilise pour l’instant là où la place manque. Ils sont très efficaces aussi pour isoler des éléments très chauds ou très froids.

Les isolants minces réfléchissants

Inspirés des films brillants utilisés pour protéger les engins spatiaux, ce sont des sandwiches, vendus généralement en rouleau, constitués d’une ou de plusieurs couches d’aluminium (ou de films aluminisés) et de couches intermédiaires en mousse, feutre, polyéthylène à bulles ou autre. L’épaisseur totale va de quelques millimètres à un ou deux centimètres. Ces produits sont sensés renvoyer la chaleur dans le bâtiment durant l’hiver et vers l’extérieur durant l’été. Cependant, contrairement à ce qui se passe dans l’espace, la convection de l’air les empêche de bien fonctionner. Pour éviter les pertes de chaleur, il faut que leurs deux faces soient chacune en contact avec une lame d’air immobile de quelques centimètres et que ces deux lames d’air ne communiquent pas entre elles (il ne faut pas percer l’isolant). Il faut aussi éviter que la chaleur se perde par conduction, à cause de contacts entre la couche réfléchissante et d’autres éléments de construction... En pratique, une pose correcte est très difficile à réaliser. Et même si on y parvient, les performances – à épaisseur égale en comptant les lames d’air – ne sont pas beaucoup meilleures que celles d’un isolant traditionnel; elles restent dans tous les cas très insuffisantes pour remplir les exigences des normes d’isolation actuelles (SIA 380/1 édition 2009).

En résumé, il faut considérer ces produits comme des "compléments d’isolation", et regarder avec scepticisme les publicités qui prétendent qu’un isolant multicouches d’à peine un centimètre d’épaisseur est aussi efficace qu’un isolant traditionnel dix à quinze fois plus épais.

Les panneaux isolants en matériau minéral, synthétique ou naturel

Divers panneaux isolants: laine de verre, laine de roche, fibres de bois etc.

Laine de verre, laine de roche, laine de bois, laine de mouton, plaques de polystyrène expansé, de polyuréthane, de chanvre, de paille... Les différents matériaux d’isolation du marché ont des performances variables, mais il n’y a pas de miracle: même le plus résistant au transfert de chaleur doit avoir une épaisseur minimale de 12 cm pour atteindre la norme d’isolation préconisée par le modèle de prescriptions énergétiques des cantons (MoPEC) pour les bâtiments neufs (équivalent à environ 18-20 cm de laine de verre).

C’est l’air emprisonné dans ces matériaux qui joue l’essentiel de la résistance thermique. Sur les étiquettes, la performance est exprimée par le λ (lambda), le symbole de la conductivité thermique. Plus lambda est petit, meilleur est le pouvoir isolant du matériau pour une même épaisseur (voir calculer la performance d’isolation d’un matériau).

Dans le choix du matériau, on peut privilégier sa performance d’isolation en fonction de son épaisseur, son prix, sa durée de vie ou encore son impact environnemental (lors de sa fabrication, de son transport et de son élimination). Mais il faut savoir qu’il n’existe pas de matériau idéal. Ceux qui sont annoncés comme naturels (chanvre, laine de mouton, laine de bois, etc.) sont souvent traités contre les insectes, la moisissure et l’incendie. Le mieux est donc de se fier aux normes officielles, plutôt qu’aux déclarations commerciales.

Les flocons, granulés et ouates isolants

Flocons et granulés isolants

Il n’est parfois pas souhaitable d’isoler un bâtiment ancien en appliquant des couches d’isolants soit à l’extérieur, soit à l’intérieur. C’est le cas notamment pour les bâtiments historiques dont on désire conserver la valeur patrimoniale. On peut alors utiliser des flocons ou des granués isolants qui sont insufflés – à l’aide d’une souffleuse et d’un tuyau – directement à l’intérieur d’un mur creux, d’un plancher vide, ou de la toiture (par exemple, entre la couverture étanche et les lambris intérieurs). Lorsque les combles ne sont pas occupés, les flocons ou les granulés peuvent aussi être déposés en couche épaisse directement sur le plancher.

Ces isolants présentent toutes sortes de textures: ouates, fibres, flocons, petites billes... Certains sont en papier recyclé ou en fibres de bois traités contre le feu et la moisissure. D’autres sont en laine de verre, en laine de roche, en polystyrol expansé, etc. Les plus chers, qui ont aussi le meilleur pouvoir isolant, contiennent de la mousse de silice (aérogel). Dans tous les cas, une telle isolation devrait être réalisée par des spécialistes pour éviter de créer des problèmes d’humidité dans les vides comblés, ou des problèmes d’aération dans le bâtiment.

Dans les années 1950-1970, on a souvent construit des murs double séparés par un espace vide de plusieurs centimètres. Un tel mur est généralement constitué de parpaings de béton (côté extérieur) et de briques (côté intérieur). Lorsqu'on veut isoler le bâtiment selon les normes énergétiques, on peut remplir les vides des murs par des flocons ou des granulés avant de procéder à une isolation extérieure ou intérieure. Si l'isolation complémentaire est faite à l'extérieur, on limite ainsi l’épaisseur – ce qui permet de conserver le cachet du bâtiment. Si l’isolation complémentaire est faite à l’intérieur, on limite la perte de surface habitable.

Les crépis isolants

Crépis isolant

Pour compléter l'isolation d'un bâtiment ancien ou historique, on peut recouvrir ses façades d’un épais "crépi isolant" qui va réduire les pertes thermiques, mais sans atteindre l’efficacité d'une véritable isolation extérieure, en raison d’une épaisseur trop faible. Les nouveaux crépis isolants contenant des aérogels (de l’air emprisonné dans de minuscules sphères de silice) sont entre 3 et 6 fois plus performants que les crépis isolants traditionnels, grâce à leur faible conductivité thermique qui les rend meilleurs que le polystyrène expansé. Mais il faudrait en appliquer une couche d’une quinzaine de centimètres pour atteindre les normes d’isolation actuelles. Ce type de crépi peut être utilisé pour l’isolation intérieure ou extérieure. La pose d’un crépi avec aérogels, qui combine différentes couches de matériaux et d'enduit (voir photo), doit être réalisée par une entreprise spécialisée.

Les peintures isolantes

Il faut regarder avec méfiance les publicités qui vantent des peintures isolantes, capables d’isoler un bâtiment comme le ferait un isolant traditionnel de plusieurs centimètres. Cependant, le choix d’une peinture peut aussi participer à économiser l’énergie. À l’intérieur, sa couleur influence les besoins en éclairage. À l’extérieur, sa capacité à réfléchir le rayonnement solaire (visible, ultraviolet et infrarouge) détermine l’échauffement de la façade.

Tout savoir sur les peintures dites "isolantes".

Stocker la chaleur

La densité des matériaux utilisés pour l’isolation joue un rôle dans le confort thermique du bâtiment. En effet, plus un isolant est dense, plus il est capable de ralentir les changements de température et de les reporter dans le temps. Ce phénomène, appelé "inertie thermique", permet par exemple d’accumuler de la chaleur durant la journée puis de la redistribuer lentement durant la nuit.

Il est particulièrement important de tenir compte de cette inertie pour l’isolation des combles, car la couverture du toit freine peu le transfert de chaleur. En revanche, en ce qui concerne les murs d’une maison (pierres, béton, briques, parpaings), cette inertie pose en général moins de problèmes, surtout dans le cas d’une isolation par l’extérieur. Pour un bâtiment léger, par exemple avec une structure en bois, on a intérêt à construire au moins un mur épais et dense à l’intérieur, justement pour servir de réservoir de chaleur en hiver, et de réservoir de fraîcheur en été.

Communiquer avec son service cantonal de l’énergie

Les travaux visant à améliorer l’isolation d’un bâtiment peuvent bénéficier de subventions du Programme Bâtiments. Attention cependant, les demandes d’aides financières doivent toujours être effectuées avant le début des travaux. Avant de se lancer dans une rénovation, on aura intérêt à contacter le service de l’énergie de son canton et/ou de s’adjoindre les services d’un spécialiste de la thermique du bâtiment.

 

Subventions pour l'isolation des bâtiments

Valeur U

Calculer la performance d’isolation d’un matériau (valeurs U et R) à partir de son lambda

Banque d'informations sur les matériaux isolants du marché: fabricant; valeur lambda; types, formats et épaisseurs disponibles; certificats existants, destination de mise en oeuvre. -www.effienergie.ch