Isolation thermique et économies d’énergie

Brevet de Technicien Supérieur

Technico-Commercial :Spécialité Matériaux du

Bâtiment

Introduction: notion de confortLes paramètres suivants entre en jeu dans la notion de confort:

- la température ambiante (de l’air)

- la température des parois

- l'humidité de l'air ambiant

- les écarts de température subis dans le temps et dans l'espace

- les courant d’air

- le bruit environnant

Un peu d’histoire...L’idée d’économiser l’énergie est assez récente, on commence réellement à prendre en la prendre en compte après les chocs pétrolier de 1973 et 1990 à cause de:

- La crainte d’un épuisement des ressources

- Le réchauffement climatique

- La montée du coup de l’énergie

Cette problématique s’applique très fortement dans le secteur du bâtiment, ou de nombreuses innovations verte ont vu le jour comme les installations à énergie renouvelable (chauffe eau, panneau photovoltaïque), les pompes à chaleurs ou les installations écologique (toiture végétalisée, récupération d’eau de pluie).

De plus les progrès réalisés dans le domaine de l’isolation thermique a permis de réduire la consommation d’énergie de chauffage

Isolation thermique des bâtiments

• Réduire la consommation d’énergie de chauffage / de climatisation

• Préserver l’environnement

• Améliorer le confort

• Être conforme à la réglementation

Pourquoi?

Isolation thermique des bâtiments

• L’isolation thermique a pour objectif de diminuer les pertes de chaleur dans l’enceinte de l’habitat.

• Ce n'est pas le seul moyen d'influer sur le confort et les économies d'énergie (équipements, réflexions constructives...)

Principe de l’isolation thermique

Les grandeurs physiques utilisées

• Température: Grandeur physique liée à la notion immédiate de chaud et froid.

• Chaleur: Expression d’un transfert thermique entre deux corps.

• La chaleur peut se transmettre de 3 manières:

• Conduction:

Convection

Note:> - Température et chaleur> - Mode de transmission de la chaleur> - Rth> - Flux de chaleur> - Autres caractéristique d'un isolant : densité, capacité th. spécifique --> INERTIE THERMQIUE> - L'hygrométrie : point de rosée, pare-vapeur

Rayonnement:

Les grandeurs physiques utilisées• Flux de Chaleur: Le flux de chaleur est une transmission de chaleur (ou

énergie thermique) à travers un corps. Le flux de chaleur s'exprime en W/m2.

• Les parois isolantes sont définis par plusieurs caractéristiques dépendante des matériaux utilisés:

L’épaisseur en cm

La densité en kg/m^3

La capacité thermique en joule par Kelvin: elle caractérise la capacité d’un matériau à absorber la chaleur lors d’un échange thermique

L’effusivité thermique caractérise la capacité d’un matériau à échanger de l’énergie thermique avec son environnement

L’inertie thermique représente la résistance d’un matériau au changement de température. Concrètement, un habitat isolé avec des matériaux très inerte mettra plus de temps à se refroidir sous l’effet d’une baisse de température extérieur.

Les grandeurs physiques utilisées

• L’hygrométrie est le taux d’humidité de l’air ambiant; Ce critère entre en jeu dans le confort thermique: plus l’air est chaud, plus la quantité d’eau présente dans l’air peut être importante.

• Or le corps humain évacue 25% de sa chaleur interne par sudation, et un fort taux d’humidité empêche ce processus.

L’humidité relative permet de définir la quantité d’eau dans l’air. Par exemple, si l’humidité relative est de 50%, cela signifie que l'air contient la moitié de la quantité maximale de vapeur d'eau qu'il peut contenir.Une humidité relative de 100% correspond à un air saturé en eau.Pour une quantité de vapeur d’eau donné, la température nécessaire pour atteindre une humidité relative de 100% est appelée point de rosée

Matériaux, produits et techniques d’utilisations.

• L’isolant a pour vocation de freiner la déperdition

ou le gain de chaleur du à la différence de

température entre l’extérieur et l’intérieur de

l’habitat.

• Pour qu’un isolant soit efficace, il doit donc être

un mauvais conducteur de chaleur.

• Cette performance thermique est donné par la résistance thermique : R = e/λ. Elle dépend donc de deux paramètres : - la conductivité thermique

- l'épaisseur de l'isolant.

Fonctionnement d’un isolant

Matériaux, produits et techniques d’utilisations.Type d’isolant

• Isolants Minéraux: Fabriqués à partir de matières naturelles inorganiquesEx: la laine de verre, la laine de roche, le verre cellulaire, l’argile expansée

• Isolants Organiques: Fabriqués à partir de matières végétales ou animalesEx: Le liège, la fibre de bois, la chanvre, la laine de mouton

• Isolants Synthétique: Utilise des matériaux non présent dans la nature (plastique, polystérène etc...)Ex: Polystérène expansé, polyuréthane, La mousse phénolique

• Isolant mince: Epais de quelques milimètres à quelques centimètre, il est constitué d’une ou plusieurs couches d’aluminium assemblées entre elles et de couches intermédiaires de différentes natures : feutre, ouate, mousse, etc.

Matériaux, produits et techniques d’utilisations.Technique d’isolation

• Il y a trois techniques différentes pour réaliser l’isolation d’un mur. Chacune d’entre elles dispose d’avantages et d’inconvénients

ext int ext intintext

isolant mur

Isolation extérieur Isolation intérieur Isolation répartie

Matériaux, produits et techniques d’utilisations.Technique d’isolation

Isolation intérieur Isolation extérieur Isolation répartie

Utilisation • Si le ravalement est récent

• Laisse intact l’aspect extérieur

• Permet de conserver les propriétés inertielles des parois

• Si le ravalement est ancien

• Ne réduit pas l’espace intérieur

• Prévoir dès la conception du projet

• Compromis entre les techniques

Efficacité • Bonne• Humidité et

condensation à surveiller

• Excellente• Suppression des ponts

thermiques

• Bonne• Pont thermique limité

Installation • Possibilité de le faire soi-même

• Installation par un pro• Autorisation

administrative nécessaire

• Très simple, le même produit sert à construire et à isoler

Prix • 30 à 60€/m² • 40 à 80€/m² • 80 à 120€/m² mais comprend le mur+isolation

Matériaux, produits et techniques d’utilisations.Certification ACERMI

• L’ACERMI (association pour la certification des matériaux isolants) est un organisme dont le rôle est de garantir la véracité des caractéristiques annoncées par le fabriquant et de les réévaluer périodiquement.

• Elle s'appuie sur une procédure bien définie : Vérification du niveau du système qualité du fabricant, Prélèvement de produits en usine deux fois par an, Contrôles des produits prélevés par les laboratoires (CSTB et 

LNE) du certificateur.

Matériaux, produits et techniques d’utilisations.Choisir son isolant

D’après ce qui a été dit précédemment, différents critères entre en jeu dans le choix d’un isolant:

• Sa conductivité thermique et son épaisseur qui caractérisent son

pouvoir isolant

• Sa longévité

• Son prix

• Ses caractéristiques face au feu et à l’humidité

Conductivité thermique

Forme longévité Prix Divers

Laine de verre

~0,035 Panneaux,Rouleaux

- 3 à 8€/m² Polluant

Laine de roche

~0,036 Panneaux ++ 5 à 10€/m² PolluantPlus résistant à l’eau

Liège expansé

~0,040 Plaque ++++ 10 à 30€/m² Insensible à l’eau

Laine de mouton

~0,038 Vrac, Rouleaux

+ 15 à 20€/m² Faible inertie, absorbe l’eau

Polystyrène expansé

~0,035 Plaque ++ 10€/m² Fragile au feu, mauvaise isolation phonique

Mousse phénolique

~0,026 Panneaux ++ NC Sensible à l’humidité,

Quelques exemples d’isolants courants

Quelques exemples d’isolants courants (suite)

Conductivité thermique

Forme longévité Prix Divers

Isolant mince

Fort mais pouvoir réflecteur

Rouleaux + 5 à 10€/m² PolluantFacile à poser

Peinture isolante

0,55 bombe ++ 15€/m² Épaisseur infime

Brique Monomur

0,15 Brique constructive

++++ 50€/m² Mise en place simple

Béton cellulaire

0,11 Mur complet ++++ 20 à 45€/m² Mise en place simple

Exemple d’une maison

Le but de l'exemple est de concevoir l'isolation de ce bâtiment. Durant l'exercice on choisira d'abord quel type d'isolation utiliser (intérieure ou extérieure).On choisira ensuite les isolants à partir d'un catalogue pour obtenir une résistance thermique de paroi définie par la norme (4 par ex. pour un BBC).On abordera éventuellement les problème de pose durant cet exemple.Le mieux serait de trouver un cas réel, je suis en train d'en chercher un.