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Mise jour en octobre 2010

Proprits et performances des matriaux d'isolationLisolation joue un rle fondamental pour la rduction des consommations nergtiques et galement pour crer un espace de vie sain et plus confortable. Aujourd'hui, il existe dans le commerce un grand nombre d'isolants et bien souvent, le choix n'est pas toujours vident. Pourtant chaque isolant est caractris par un ensemble de proprits physiques bien prcises qui permettent la fois de les comparer entre eux et de dfinir leur application la plus approprie. Ce document a pour but de dfinir ces principales proprits et les qualits hygromtriques des matriaux disolation.

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Les caractristiques thermiques statiquesLe Gra nd livre de l'isolation

Ce sont les caractristiques spcifiques d'un matriau d'isolation qui ne varient pas en fonction d'une unit de temps.

La conductivit thermique ( exprime enW/m.K).Elle indique la quantit de chaleur qui se propage au travers un matriau dun mtre dpaisseur pour une diffrence de temprature de 1 degr entre les deux faces.Plus la conductivit thermique est leve, plus la chaleur aura de la facilit traverser le matriau.

La rsistance thermique (R exprime en m.K/W)La rsistance thermique indique la rsistance d'un matriau au transfert de chaleur pour une paisseur donne, c'est dire, son pouvoir isolant. Pour calculer la rsistance thermique d'un matriau par rapport son paisseur et sa conductivit thermique (indiqu sur la documentation technique), on applique la formule suivante :R= e R = rsistance thermique (m.K/W) e = paisseur de lisolant (m) = conductivit thermique (W/m.K)

Plus la rsistance thermique est leve, plus la parois est isolante.

Le coefficient de transmission surfacique (U exprim enW/m.K)Il est utilis pour caractriser une paroi avec tous ses composants. Aussi appel coefficient de dperditions , il reprsente le flux de chaleur passant travers 1m de paroi pour une diffrence de temprature de 1C entre les deux environnements spars par la paroi. Il correspond linverse de la rsistance thermique R.www.pour-mieux-ba tir.com/

Com ple xe de parois e n os sature bois avec un coefficie nt de dperditions U = 5,9 W/m .K

Plus le coefficient de dperditions (U) est faible, plus la paroi est isolante.

La masse volumique ( exprime en Kg/m)Elle indique la masse de matriau par unit de volume. C'est une notion importante pour valuer le comportement du matriau face la propagation de la chaleur, car plus elle est leve, plus la capacit thermique sera importante (voir plus bas).

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Les caractristiques thermiques dynamiquesCaractristiques fondamentales pour le principe de la conception bioclimatique, elles dfinissent le comportement des matriaux en fonction du temps.

La capacit thermique (C exprime en kWh/m.K)Elle reprsente la capacit du matriau stocker la chaleur, autrement dit, de sa capacit d'inertie. Elle contribue au confort d't en attnuant les variations des points de chaleur.Exe m ple de l' volution des te m pratures int rieure s lors d'une journe d' t dans un btim ent forte inertie et dans un btim ent faible ine rtie. http://www.energieplus-lesite.be

Plus la capacit thermique est leve, plus le matriau pourra stocker une quantit de chaleur importante.www.bilan-thermique-28.fr

La diffusivit thermique (a exprime enm/h)Elle exprime la capacit d'un matriau transmettre une variation de temprature. Cest la vitesse laquelle la chaleur se propage par conduction dans un corps, ou la vitesse de rchauffement du matriau.Plus la valeur de la diffusivit thermique est faible, plus le front de chaleur mettra du temps traverser l'paisseur du matriau.

L'effusivit thermique (E exprime en W1/2/m.K)Parfois dnomme chaleur subjective, elle reprsente la rapidit avec laquelle la temprature superficielle dun matriau se rchauffe (sensation de froid ou de chaud au toucher)Deux m atriaux a effusivit trs diff re nte : Bois : E = 350 Acier : E = 140 000

Plus le coefficient d'effusivit est faible, plus le matriau se rchauffe vite en surface.

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Caracol

M atriau forte inertie therm ique : la te rre

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Les caractristiques hygromtriquesDans une habitation, la gestion de l'hygromtrie ambiante est un point trs important. En effet, un air trop sec est malsain (pour la peau, les muqueuses, les voies respiratoires), de mme qu'un air trop humide est nfaste pour la sant mais galement pour l'habitation. Les isolants ont un rle important jouer sur la gestion de l'humidit.

Zoom sur la migration de la vapeur d'eau dans une paroisTout comme la chaleur qui se dplace des zones de temprature plus leve vers les zones de temprature plus basse, la vapeur d'eau se dplace des zones forte concentration en vapeur vers les zones faible concentration en vapeur. On parle de diffusion de vapeur. Les matriaux des parois, dont la plupart des isolants, sont ainsi traverss.Agence Qua lit Construction La vapeur d'eau ris que de condense r dans l'isolant.

Voici les caractristiques permettant d'valuer le comportement des matriaux face l'humidit :

Le point de roseUn air trs froid est trs sec, la diffrence de lair chaud qui contient davantage de vapeur deau. Un air trs froid (par exemple l'air extrieur en hiver) est trs sec, la diffrence de lair chaud (intrieur) qui contient davantage de vapeur deau . Lorsque cette vapeur migre vers lextrieur, elle se refroidit, condense et se transforme en eau : cette temprature correspond au point de rose. La condensation de la vapeur d'eau peut provoquer des dgts importants dans les logements (dgradation des proprits des isolants, moisissures, champignons,...). Si le problme persiste, cela peut aller jusqu' engendrer des dgt physique, et altrer la structure mme du btiment. Le bti ancien est particulirement sensible ces phnomnes.

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Quelques point de rose pour une temprature et une humidit ambiante relative :Temprature ambiante en C 26 22 20 18 16 Temprature (C) du point de rose pour une humidit relative de 30 % 7,1 3,6 1,9 0,2 -1,4 50 % 14,8 11,1 9,3 7,4 5,6 70 % 20,1 16,3 14,4 12,5 10,5 90 % 24,2 20,3 18,3 16,3 14,4

Le coefficient de rsistance la diffusion de la vapeur d'eau( )Ce coefficient permet de dterminer la permabilit d'un matriau la vapeur d'eau. Un matriau ayant un de 1 exerce la mme rsistance la vapeur deau quune lame dair immobile de 1 m de largeur.Plus est lev, plus la rsistance au passage de la vapeur d'eau est grande.Intrieur : = 10 Intrieur : = 30 50 Intrieur : = 5

Extrieur : = 120

Avec pare-vapeur extrieur

Extrieur : = 5 10

Extrieur : = 1

Paroi perspirante

Loi 5 pour 1*

* Loi explique dans l'encart Stratgies pour viter les dsordres hygromtriques .

La rsistance la diffusion de la vapeur d'eau (Sd exprimeen mtre)Elle exprime la rsistance d'un matriau face la progression de la vapeur d'eau, selon son paisseur. Pour calculer la rsistance la diffusion de la vapeur d'eau d'un matriau par rapport son paisseur et son coefficient (indiqu sur la documentation technique), on applique la formule suivante :Sd = . eSd = rsistance la diffusion de la vapeur d'eau (m) e = paisseur de lisolant (m) = coefficient de rsistance la diffusion de la vapeur d'eau

Plus la rsistance Sd est leve, plus le matriau s'opposera au passage de la vapeur d'eau.

La permance (exprime en g/m.mmgHg)C'est la quantit de vapeur qui traverse, en 1 heure, 1m d'cran pour une diffrence de pression de 1 mmHg entre les 2 faces.

la permabilit la vapeur d'eau (exprime en g/m.24h)C'est la quantit de vapeur d'eau qui diffuse travers 1 m d'cran pendant 24 h.On considre que plus le matriaux est permant ou permable, moins il s'oppose la migration de la vapeur d'eau.

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Les stratgies pour viter les dsordres hygromtriques dans les isolantsPour viter le risque de condensation l'intrieur des murs, 2 mthodes peuvent tre appliques :

L'utilisation d'un pare-vapeur Les parois perspirantes

L'utilisation d'un pare vapeurC'est une solution couramment utilise en construction conventionnelle qui consiste appliquer une barrire tanche la vapeur d'eau, du cot chaud de l'isolant. Son efficacit demeure nanmoins thorique car sa mise en uvre implique des raccords, jamais totalement impermables, qui concentrent donc la vapeur d'eau dans les passages entonnoir qui accentuent les dgradations.w w w .proclim a.com

L'em ploi d'un pare -vape ur peut provoquer de la conde ns ation, notam m ent dans les zones de ponts the rm ique s (zones froides , o la liais on de l'isolation ne pe ut pas tre ass ure ). Le bti ancien y es t particulirem ent s ensible.

Les parois perspirantesIci, ce sont les parois elles-mmes qui vont transmettre, de faon uniforme, l'excs de vapeur d'eau interne au btiment vers l'extrieur. L'uniformit de la rpartition de l'humidit travers le mur ne cause pas de dgts. Les matriaux constituant les parois doivent alors avoir une capacit hygroscopique relativement leve (type bois et ses drivs, vgtaux, terre crue ou cuite, pierre, chaux, pltre...). Pour une vacuation plus rapide de la vapeur d'eau, il convient de positionner les matriaux du plus rsistant l'humidit au moins rsistant (de l'intrieur vers l'extrieur). Au besoin, des films freine-vapeur peuvent augmenter la rsistance des enduits et parements intrieurs. Les films ou panneaux pare-pluie sur les toitures ou sur les parois extrieures doivent toujours tre trs permables la vapeur d'eau. AGEDEN Matrise de l'nergie en Isre 6/8

w w w .proclim a.com

Les isolants minraux ne doivent pas tre utiliss dans ce type de paroi car ils perdent leur capacit isolante en prsence de condensation.

La loi du 5 pour 1Le cot intrieur d'une paroi doit tre 5 fois moins permable que celui extrieur. Dans ce cas, pare-vapeur et freine-vapeur deviennent inutiles puisqu'il y a une dispersion naturelle de l'humidit vers l'extrieur.

Les nouvelles propritsLa recherche de matriaux toujours plus performants et plus conomique a rcemment fait rapparatre une proprit importante des matriaux face la chaleur, quasiment oublie et pourtant si naturelle...w w w .placedes m e tie rs .com

Il s'agit de la proprit de changement de phase (ou d'tat) des corps, qui consiste en un change d'nergie selon le sens dans lequel s'opre le changement de phase. En effet, dans le sens gaz liquide solide, l'eau dgage des calories (dite chaleur sensible ). Inversement, l'eau qui s'vapore consomme des calories ( chaleur latente ), et donc refroidit le milieu o se produit le phnomne .Isolant change m e nt de phas e bas e de paraffine

Des recherches sont en cours sur les matriaux contenant de l'eau et donc concerns par ces phnomnes (notamment le chanvre et la terre dans la construction), mais aussi sur des cires changement de phase pour des applications industrielles.M ur e n chaux / chanvre

Pour aller plus loin L'humidit dans le btiment et L'isolation cologique , disponibles en tlchargement sur le site internet de l'AGEDEN : www.ageden.org Le Grand livre de l'isolation , de Thierry Gallaziaux et David Fedullo, Editions Eyrolles. L'isolation cologique , de Jean-Pierre Oliva et Samuel Courgey, Editions Terre Vivante. Le site internet de l'ADEME : http://ecocitoyens.ademe.fr/ Le site internet Energie Plus : http://www.energieplus-lesite.be

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Quelques caractristiques de matriauxMasse volumique (kg/m)Matriaux d'isolation 15 60 10 30 7 15 25 40 20 15 60 20 150 10 40 7 20 15 150

Conductivit thermique (W/m.K)0,038 0,044 0,023 0,038 0,047 0,056 0,029 0,044 0,024 0,035 0,040 0,038 0,041 0,032 0,042 0,055 0,055 0,034 0,04 0,060 0,065 0,050 0,057 0,051 0,045 0,08 0,038 0,042 0,038 0,055 0,039 0,042 0,038 0,044 0,036 0,042 0,039 0,037 0,044 0,038 0,048 0,035 O,090 0,13 0,145 0,29 0,11 0,12 0,14 0,055 0,09 0,9 0,34 0,6 0,64 1,04 1,1

Capacit thermique C (Wh/m.K)12 9 0,4 12 17 27 8 3 34 9 6 44 35 113 156 11 65

Diffusivit thermique a (m/h) * 10^-33,14 4,63 11,29

Effusivit thermique E ( Wh/m.K)0,7 0,6 0,5

Rsistance la diffusion de la vapeur deau60 20 100 60 80 200 Impermable Impermable permable la vapeur d'eau mais les performances thermiques sont fortement diminues par l'humidit Moins sensible l'humidit que la laine de verre 34 5 5 2 2 4 30 2 2 3

nergie grise (kWh/Kg)

Polystyrne expans Polystyrne extrud Polyurthane (panneaux) Polyurthane (mousse) Laine de verre

27,36 28,89 28,33

1,89 1,43 5,21 15,89 1,31 4,73 8,74 1,28 1,47 0,37 0,62 3,97 0,75

0,7 1 0,6 0,4 1,2 0,6 0,5 1,6 1,3 2,2 2,8 0,7 1,8

6,47

Laine de roche Verre cellulaire

10 60 15 25 140 180 110 140 6 160

13,83 4,36 1,77 3,81 5,08 1,95 1,97 8,64 10,56 10,56 4,08 0,96 0,69

Vermiculite 35 50 Panneaux semi-rigide 140 180 Panneaux de bois haute densit 70 90 Panneaux ouate de cellulose 25 65 Cellulose en vrac 100 150 Panneaux de lige expans 25 40 Laine de chanvre 20 35 Laine de lin 18 75 Laine de coton recycl 15 30 Laine de mouton Matriaux de construction isolation rpartie Bton cellulaire Bton de chanvre Brique alvole (monomur) Terre-paille Autres matriaux Parpaing de ciment Brique de terre cuite pleine Pis350 500 365 835 400 450 650 850 200 350 850 950 1000 1600 1700 2400 1770 2000

0,05 222 167 213 202 136 250 653 458 785

9,75 1,31 1,26 0,52 0,59 0,81 3,6 1,59 1,4 1,4

0,7 8 5,9 4,8 4,9 3,9 15 26,1 17,1 29,4

2 5 10 8 15

2 405 10 10 16 4 10

Trs faible

0,10

Attention : ces valeurs sont indicatives, elles sont a valider avec la documentation technique de chaque matriau (en fonction de sa provenance, sa composition, sa structure interne et selon la mise en uvre finale).