Comment avoir une bonne isolation thermique dans votre habitation ?

Etre au chaud en hiver et au frais durant l’été, le rêve de beaucoup, auquel seule une poignée de chanceux peut accéder.

Avec 17% de passoires thermiques présentes dans l’hexagone, l’isolation thermique acquière ses lettres de noblesse en brillant par son absence - et des déperditions énergétiques catastrophiques lorsqu’elle fait défaut.

Quels sont les principes de l’isolation thermique ? Quels facteurs jouent sur une bonne isolation ? Etudions cela de plus près ensemble.

Les principes de l’isolation thermique

L’isolation thermique englobe toutes les méthodes déployées pour restreindre au maximum les transferts de chaleur entre un milieu chaud et un milieu froid. Les matériaux, selon leur masse, et leur structure, géreront différemment les apports caloriques.

L’isolation thermique se traduit par la création d’une enveloppe qui viendra vous protéger contre les chaleurs estivales tout en maintenant une température confortable dans votre habitation durant l’hiver.

Pourquoi l’isolation thermique ?

L’isolation thermique permet de réduire vos besoins de chauffage en hiver de par la captation, et le stockage, des calories par les matériaux isolants et la bonne répartition de ces dernières dans votre air intérieur. Durant la saison chaude, l’isolation vous aidera à garder une maison à température ambiante confortable.

La conception bioclimatique, où chaque élément est étudié, en est une parfaite illustration.

Une isolation thermique efficiente vous permettra de lutter contre :

• Les ‘déperditions surfaciques’ qui surviennent à travers les parois opaques – murs, toiture, etc. – ou vitrées, et qui peuvent représenter jusqu’à 60% de l’ensemble de l’habitation.

• Les ponts thermiques qui se créent à la suite d’une rupture de l’enveloppe isolante d’une habitation. Ainsi, le tassement des isolants, une mauvaise pose aux jonctions des parois (entre deux façades, entre un mur et une dalle, etc.) et les ouvertures du bâti (menuiseries, coffres des volants roulants), peuvent en favoriser l’apparition.

En plus de fortes déperditions thermiques conditionnées par la fuite des calories, les ponts thermiques sont  également responsables de surconsommation de chauffage, une conséquence logique, vous avez froid, vous  augmentez la source de chaleur.

Un pont thermique peut en outre favoriser des points de condensations qui participeront à la pollution de l’air intérieur ainsi que des dégradations sur le bâtiment. L’accumulation d’humidité dans ces zones aggrave les déperditions thermiques.

C’est pour cela qu’en isolation thermique, il est question de ‘continuité des matériaux isolants’ de manière à  empêcher la création de ces zones faibles dans votre enveloppe. Il est possible de les détecter lors d’un audit thermique qui viendra identifier tous les points de rupture de votre habitation et vous communiquera des informations précieuses sur les performances énergétiques. Pensez-y avant d’engager tout projet de rénovation.

• Les déperditions causées par le renouvellement de l’air qu’elles soient inhérentes à la ventilation de votre habitat ou aux infiltrations non contrôlées provenant des huisseries notamment.

Les facteurs du bien-être thermique

Tout commence avec le corps humain, qui régule ses échanges thermiques avec l’environnement (intérieur) au moyen de différents mécanismes. Chaque être humain ‘rejette de l’énergie’ sous forme de chaleur et de vapeur d’eau via la peau et l’appareil respiratoire.

Ainsi, la peau laisse sortir cette énergie par :

• Evaporation : qui représente la chaleur absorbée par la sueur qui passe de l’état liquide à l’état gazeux, plus l’air est sec et plus l’évaporation sera forte.
• Convection : l’air se réchauffe au contact de la peau dans un mouvement ascendant lorsque la température ambiante est inférieure à du corps.
• Rayonnement : le corps octroie ses calories aux parois environnantes lorsque leur température est inférieure à la sienne.
• Conduction : le corps cède ses calories aux parois froides, comme le carrelage, quand la température est inférieure à la sienne.

Le confort thermique apparaît lorsque qu’il y a un équilibre entre tous ces échanges.

Le microclimat de l’habitat

Lorsque l’on parle de bien-être thermique, le microclimat propre à l’habitation est un élément central. Ce dernier englobe la température de l’air ambiant de votre intérieur, qui doit rester stable quelle que soit la saison et le moment de la journée (jour vs nuit).

Les écarts de température seront gérés par l’isolation et l’inertie des parois, ainsi qu’une bonne gestion du chauffage durant l’hiver et une aération adéquate pendant l’été.

Par ailleurs, la conception de la maison aura également son importance, c’est pourquoi les maisons bioclimatiques sont fortement plébiscitées car la prise en compte de l’orientation des pièces est primordiale pour votre confort intérieur et les économies d’énergie.

En effet, un salon orienté plein sud, où la température ambiante sera de 21°C, grâce aux apports solaires, pendant l’hiver vous octroiera un grand confort et des économies de chauffage substantielles.

La température des parois

Saviez-vous qu’au-delà de plus de 2°C entre la température ambiante et celle du plafond, et de 3°C avec les murs, il y a inconfort thermique ?

Les parois froides, mur en pierre - vitrage simple, émettent un rayonnement froid qui oblige à augmenter la température de l’ air.

Ex : une pièce à la température de 19 °C avec un plafond à 15°C et des murs 14°C sera beaucoup plus agréable qu’une pièce chauffée à 24°C mais dont les murs sont à 10°C.

Les mouvements de l’air

La température moyenne de la peau est comprise entre 30 et 33 °C. Les mouvements de l’air accentuent les échanges thermiques avec la peau par convection, ils s’amplifient lorsque les parois présentent des températures différentes. Personne n’aime les courants d’air !

L’humidité relative de l’air

L’eau est l’élément le plus conducteur de froid, c’est pourquoi les courants de convection se ressentent plus fortement en milieu humide. En hiver, un taux d’humidité compris entre 40 et 60% ne causera pas d’inconfort aux habitants.

En revanche, durant l’été, notre corps se régulant principalement par évaporation (sueur), l’air humide ambiant sera source d’inconfort. Il faudra par conséquent créer des courants d’air contrôlés.

La température ‘opérative’ ou température ressentie

Difficile à mesurer, la température dite opérative est la température ressentie. Elle englobe plusieurs facteurs que sont la température de l’air, la température des parois, et la vitesse de l’air. Pour mesurer cet élément on parlera de ‘température résultante sèche’.

Ex : une pièce dont les parois sont à 16°C et l’air ambiant à 20°C, la température résultante sèche sera de 18°C: (16+20)/2 .

Note : d’autres éléments ont un impact sur le ressenti thermique. En effet des couleurs chaudes, la vue d’un feu, la lumière peuvent donner une impression de chaleur. A l’inverse, l’ombre, les couleurs froides ou le bruit de l’eau peuvent accentuer la sensation de froid.

Le pouvoir isolant des matériaux d’isolation thermique

Il existe deux types de caractéristiques thermiques pour les matériaux isolants : les caractéristiques statiques qui viendront étudier le comportement de tel isolant face à un flux thermique, ce sont les notions de conductivité thermique (λ) et de capacité thermique (ρC).

De l’autre côté nous retrouvons les capacités dynamiques qui s’attardent sur la vitesse de traitement de l’apport calorique par le matériau isolant en question. Cela inclue les notions de diffusivité et d’effusivité.

Comment évaluer la performance des isolants ?

Lorsque l’on fait référence à l’isolation thermique, deux notions ressortent de prime abord : le déphasage et la résistance thermique.

Le déphasage thermique

Le déphasage thermique, est la capacité d’un matériau isolant à emmagasiner la chaleur et la restituer. Le déphasage est directement proportionné à la masse du matériau employé. Le déphasage se traduit en pratique par le temps écoulé entre le pic de chaleur extérieur et le pic de chaleur intérieur. 

Avec un déphasage insuffisant, la chaleur entre dans le logement dans la soirée au moment où il fait chaud à l'extérieur ET à l'intérieur. A l'inverse, un déphasage correct, décale l'entrée de chaleur dans la nuit, lorsque la température extérieure est plus fraîche. De fait, la quantité de chaleur entrant dans le logement est plus faible.  Le temps de déphasage thermique idéal est de 12h.

A titre d’exemple, vous pouvez utiliser ces matériaux à fort déphasage pour votre isolation thermique :

• Ouate de cellulose en insufflation pour la toiture
• Panneau laine de bois pour les murs à ossature bois par exemple
• Panneau fibre de bois rigide pour les murs

La résistance thermique (R)

La résistance thermique (R) détermine le pouvoir isolant du matériau en fonction d’une épaisseur donnée, cette valeur est directement liée au lambda (λ), plus le R est élevé et plus le matériau est isolant.

La transmission calorifique exprimée avec le coefficient U, est l’unité de valeur de transmission surfacique, plus cette valeur est faible, plus la paroi est performante. C’est l’inverse de la résistance thermique.

Les caractéristiques statiques des isolants

Le comportement de chaque matériau isolant face à un flux thermique est mesuré au moyen de la conductivité thermique et de la capacité thermique.

La conductivité thermique

Conductivité thermique (λ) qui fait référence à la propriété des isolants à transmettre la chaleur. Plus la conductivité est grande, plus le matériau sera conducteur.

A l’inverse, plus elle est faible et plus le matériau sera isolant et protègera votre habitat contre la conduction des calories. C’est donc avec cette valeur que vous obtiendrez des explications sur le pouvoir isolant des matériaux en conditions hivernales, lorsque la conduction est prépondérante dans les échanges thermiques.

La capacité thermique

Capacité thermique (ρC) ou la propension d’un matériau à stocker la chaleur, plus cette valeur est haute et plus son aptitude à stocker la chaleur, avant que sa température n’augmente, sera grande. L’inertie thermique est déterminée par la capacité des isolants à stocker la chaleur. C’est « l’effet retard », le déphasage qui nous protège de la chaleur l’été lorsque le rayonnement est le mode de transmission des calories le plus important.

Les caractéristiques dynamiques des isolants

Aux côtés des caractéristiques statiques, nous retrouvons des facteurs dynamiques qui participeront à la performance globale de votre isolation thermique. Il s'agit de la diffusivité thermique ainsi que de l'effusivité thermique.

La diffusivité thermique

Diffusivité thermique (a) se rapporte à la capacité d’un matériau à transmettre rapidement, ou non, une variation de température. Plus la diffusivité est basse et plus la chaleur prendra du temps à traverser le matériau isolant, le déphasage est par conséquent augmenté.

L'effusivité thermique

Effusivité thermique (b) ou la rapidité d’un matériau isolant à absorber les calories. Plus la valeur est élevée et plus l’isolant absorbe les calories sans se réchauffer. A contrario, plus l’effusivité est faible et plus l’isolant se réchauffera rapidement. Une métrique qualifiée de ‘chaleur subjective’ qui n’est pas toujours prise en compte dans les bilans thermiques.

 Exemple : contact chaud du liège vs contact froid du carrelage

Qu’en est-il de l’isolation écologique ?

Une isolation écologique le sera réellement en utilisant des matériaux pour lesquels la traçabilité sera transparente de l’extraction des matière premières et du transport primaire, en passant par la fabrication, le transport secondaire, la mise en œuvre, l’impact sur la santé des occupants de la maison, la durée de vie et la fin de vie de l’isolant (recyclage, réemploi…).

Il faut cependant aller un peu plus loin et prendre en compte, comme le fait la Règlementation environnementale 2020, le cycle de vie du matériau isolant dans son ensemble.

Lorsque vous utilisez un isolant écologique, à fort déphasage, vous participer à la sauvegarde de l’environnement, en réduisant vos dépenses de chauffage, et de climatisation, et donc vos émissions de CO². Votre usage des énergies renouvelables s’en trouve par conséquent réduit.

Les 2 grands types d’isolation thermique

Il existe deux approches pour isoler thermiquement un bâtiment ; l’Isolation thermique extérieure (ITE) ou l’Isolation thermique intérieure (ITI). Les isolants écologiques joueront un grand rôle dans la performance globale de l’inertie du bâtiment.

Plus elle est élevée et plus le matériau est capable de stocker et de restituer des grandes quantités de chaleur, ou de fraîcheur en été.

En effet, l’inertie thermique est directement connectée à la masse des parois en contact avec l’intérieur du bâti. L’inertie bâtiment est l’aptitude du bâti à pouvoir garder la chaleur et la fraîcheur, elle définit sa résistance aux variations thermiques extérieures.

Ainsi, employer des matériaux de construction à forte inertie confèrera à votre habitat des bases solides pour lutter contre les déperditions énergétiques et devra être assortie d’une bonne isolation thermique, extérieure ou intérieure.

L’isolation thermique extérieure (ITE)

L’isolation des murs par l’extérieur peut être envisagée en rénovation et dans la construction neuve, il en va de même pour le sarking.

Le grand avantage de cette technique réside dans le fait que la perte de surface est limitée, surtout en rénovation, cependant elle peut s’avérer coûteuse.

En isolation extérieure, plusieurs approches sont possibles :

• Recouvrir l’isolant d’un enduit résistant aux intempéries (enduit de façade comme ceux de la marque weber), enduit à la chaux, enduit terre, enduit minéral silicate.
• Correction thermique de type DIATHONITEou enduit chaux chanvre.
• Mettre en place un bardage bois, sur les maisons en rénovation écologique.

Il est tout à fait possible de limiter l’apparition des ponts thermiques tant dans la construction neuve qu’en rénovation.

Dans le neuf, les systèmes d’isolation répartie, type brique auto-isolante, béton cellulaire participent à la création d’une enveloppe isolante efficace.

Si l’on se tourne du côté de la rénovation, l’isolation par l’extérieur est largement plébiscitée en raison de son efficacité et de la sauvegarde de l’espace habitable.

Une ITE en rénovation écologique sera efficace si les ponts thermiques sont traités au préalable : bassoirs de fenêtres, balcons, escaliers, etc.

Il existe de nombreux isolants biosourcés tout à fait adaptés à l’isolation thermique. Fibre de bois, liège, ouate de cellulose ou encore laine de mouton, isolants en fibres de textiles recyclés.

ITE et isolation de la toiture (sarking)

Une toiture mal isolée est responsable de 30% des déperditions de chaleur d’une habitation. C’est pourquoi isoler votre toiture est important.

Des panneaux fibre de bois, feront tout à fait l’affaire pour les raisons suivantes :

• Rupture de ponts thermiques
• Déphasage thermique
• Résistance thermique
• Etanchéité au vent

L’isolation est plus performante du côté où se produisent les plus grandes variations de températures, donc à l’extérieur.

L’isolation thermique intérieure

L’isolation thermique des murs reste cependant moins onéreuse que l’ITE. Elle est également rapide à mettre en œuvre.

L’isolation thermique intérieure se traduit par l’isolation des murs, l’isolation sol et l’isolation plafond (isolation thermique par le dessus, ou le dessous, du plancher intermédiaire).

Avez-vous une sensation de froid même lorsque vous chauffez votre intérieur ? Des traces de condensation sur les murs ou d’humidité ? L’effet ‘paroi froide’ ne vous est pas inconnu ?

Si la réponse à ces questions est positive, il est sûrement temps de songer à une isolation intérieure.

L’isolation thermique des murs orientés au nord, à l’ouest et à l’est, est particulièrement importante dans la mesure où ils sont moins exposés au soleil et peuvent subir plus fortement les attaques de l’humidité.

Une bonne mise en œuvre d’une isolation des murs par l’intérieur, vous permettra de profiter de votre maison en toute saison. Cependant, il est à noter qu’en cas de fortes chaleurs, un isolant intérieur sera moins efficace pour bloquer les apports solaires.

En rénovation, l’isolation intérieure, permet de ne pas mettre une croix sur le cachet de l’édifice, ex : murs en pierres apparentes et pisé.

L’isolation intérieure des murs est une bonne idée lorsque la façade extérieure est en bon état, ou que la façade du bâtiment doit respecter un Plan local d’urbanisme (PLU), ou bien quand l’architecture du bâti est très travaillée (ex : retrait de façade, etc.) et que les performances d’une isolation par l’extérieur en seraient amoindries.

En revanche, il vous faudra vous armer de patience, il est possible que vous ne puissiez habiter votre logement pendant le chantier.

Et pour ne pas créer de nouveaux ponts thermiques un florilège de solutions existent : mise en place d’un plancher bois ou un mix bois/béton en lieu et place d’une dalle béton, les rupteurs thermiques, utilisation de doublages isolants sans ossatures.

A retenir : à l’inverse d’une ITE, l’isolation intérieure ne requière pas de déclaration préalable de travaux ou de permis de construire.

Nous venons d’étudier les grands principes de base de l’isolation thermique. N’oubliez de vous poser les bonnes questions avant de vous lancer dans vos travaux :

• Quel est le support sur lequel vous allez déployer votre isolation thermique ?
• Quelle est la finition envisagée
• Est-ce que je dispose d’un système de ventilation contrôlée assurant le renouvellement de mon air intérieur efficacement ?

De ces questions cruciales découleront le choix des matériaux isolants ainsi que le choix du principe constructif le plus adéquat.

Sources :

Ouvrages: L’isolation écologique, Jean-Pierre Oliva, Ed. terre vivante - La conception bioclimatique, Samuel Courgey et Jean-Pierre Oliva, Ed. terre vivante