Quel type de matériau isolant pour quelle application?

Un matériau isolant peut être mis sur le marché sous différentes formes : en vrac, en rouleaux (souple), en panneaux (semi-rigide ou rigide) ou prêt à être mis en œuvre par projection (projetés). Selon l'élément de construction au sein duquel il sera intégré, ainsi que sa position relative au sein de ce même élément de construction, il peut convenir sous une forme particulière et être déconseillé sous un autre conditionnement.

Les tableaux d'orientation du choix repris ci-dessous donnent une première synthèse, par application et par forme sous laquelle les isolants se présentent. La mise en œuvre spécifique par forme et par matériau est développée sous les dispositifs, plus loin dans le présent dossier. La lecture du dossier Diminuer les pertes par transmission est conseillée en complément : elle met en évidence les avantages et inconvénients des différentes positions de l'isolation thermique au sein d'un élément de construction du point de vue de la performance énergétique.

En toiture

Isolation thermique d'une toiture en pente

image4.jpeg Source : Hellopro

L'isolation d'une toiture en pente peut se faire par l'intérieur ou par l'extérieur.

La palette de choix est large. Elle comprend les isolants souples, semi-rigides, rigides et en vrac. En présence d'une charpente et lorsque l'isolation est insérée entre les éléments de celle-ci, les laines souples présentent l'avantage d'être facilement maniables et d'épouser aisément les éléments de structure.

Type d'isolant thermique
Position de l'isolanten vracsouplesemi-rigiderigideprojeté
au-dessus de la structure (*) (méthode Sarking)---X-
entre éléments de structure (*)-XXO-
intégré à des caissons (remplissage)XXX--
Isolation thermique d'un toit plat

image9.jpeg

Source : Low Energy House (hors ligne)

En toiture plate, l'isolation thermique sera de préférence posée au-dessus de la structure et sous l'étanchéité (toiture chaude) ou au-dessus de l'étanchéité et sous le lestage (toiture inversée). Les toitures froides (où l'isolant est posé en sous-face de la structure) sont fortement déconseillées.

Etant donné qu'il est préférable qu'une toiture plate soit praticable (entretien, réparation), l'isolation thermique choisie devra satisfaire aux exigences en termes de résistance à la compression lorsqu'elle est posée au-dessus des éléments de structure. Le choix s'oriente alors vers les éléments semi-rigides ou rigides.

Lorsque la structure est une ossature, et que l'isolation thermique est insérée entre les éléments de celle-ci, les isolants souples conviennent, ainsi que les isolants en vrac qui seront insufflés ou déversés dans un caisson fermé. Il s'agit de toitures dites « compactes » (dont la différence avec les toitures froides réside dans le fait qu'il n'y a pas de vide (ventilé) entre le frein-vapeur et l'isolant. Ce type de toiture peut être assujetti à des problèmes de condensation au sein du complexe de toiture et nécessite de prendre certaines mesures de précaution

(voir Isoproc: principes de la toiture compacte )

Type d'isolant thermique
Position de l'isolanten vracsouplesemi-rigiderigideprojeté
au-dessus de la structure (*)---X-
entre éléments de structure(*)XXXO-

Légende :

  • X: conseillé
  • O: acceptable moyennant certaines précautions
  • -: déconseillé

(*) par “structure”, on entend les éléments structurels portants composant la toiture

Dalles et planchers

Isolation thermique d'une dalle / d'un plancher sur sol

image10.jpeg

Source : Isolatie discounter

Au sein d'un complexe de dalle de sol sur pleine terre, la couche isolante peut se trouver sous la dalle, sous la chape ou au-dessus de la chape et sous la couche de finition du sol (revêtement).

La réflexion concernant la position relative de l'isolant thermique doit être intégrée à la conception énergétique globale du bâtiment, car elle impacte fortement l'inertie de la dalle de sol.

Selon la position de l'isolant et l'applicabilité ou non de contraintes telles que la résistance à la compression, le choix peut être limité.

En cas de présence d'un système de chauffage par le sol, l'isolant thermique doit impérativement se trouver en-dessous du niveau du serpentin.

Type d'isolant thermique
Position de l'isolanten vracsouplesemi-rigiderigideprojeté
au-dessus de la structure (*) ---XO
entre éléments de structure(*)XXXO-
en dessous de la structure(*)O--XO
Isolation thermique d'une dalle ou d'un plancher sur vide ventilé, cave ou entre étages

image11.jpeg

Source : www.directrss.co.il (hors ligne)

Lorsqu'il s'agit d'une dalle ou d'un plancher couvrant un espace non chauffé (une cave ou un vide ventilé, par exemple), il est conseillé, du point de vue de la compacité du volume protégé, de poser l'isolation thermique au plus proche possible de l'élément de structure (en sous-face ou entre les éléments de structure, dans le cas d'une structure en ossature).

Il est également possible d'isoler le sol de l'espace non chauffé : s'il s'agit d'un espace destiné à être visité, même périodiquement, l'isolant thermique devra soit offrir une résistance suffisante à la compression induite, soit être intégré à une structure permettant de rendre l'espace non chauffé praticable (ex. structure en lambourdes + panneaux OSB). Lorsqu'il s'agit d'un vide ventilé, l'isolation thermique peut être réalisée par projection ou déversement d'un isolant thermique.

Pour les dalles et planchers entre étages, l'isolation peut se faire sous la structure, entre éléments de structure (dans le cas d'ossature) ou sur la structure. Dans ce dernier cas, des contraintes de résistance à la compression seront à prendre en compte.

En cas de présence d'un système de chauffage par le sol, l'isolant thermique doit impérativement se trouver en-dessous du niveau du serpentin

Type d'isolant thermique
Position de l'isolanten vracsouplesemi-rigiderigideprojeté
au-dessus de la structure (*) ---XX
entre éléments de structure (*)XXXOX
en dessous de la structure (*)XOOXO

Légende :

  • X: conseillé
  • O: acceptable moyennant certaines précautions
  • -: déconseillé

(*) par “structure”, on entend les éléments structurels portants composant la dalle / le plancher

Isolation thermique d'un mur hors sol

image12.jpeg

Source : kelbtp.com (hors ligne)

La palette de choix des matériaux isolants pouvant être mis en œuvre dépend fortement du choix de la composition des éléments de façade (structure d'une part – voir dossier Choix durable des techniques constructives et des matériaux et éléments de structure – et matériaux de parement d'autre part – voir dossier Choix durable des matériaux de parement ).

Dans le cas d'ossatures ou d'éléments préfabriqués en caisson, les matériaux compressibles (i.e. souples) et en vrac (à déverser ou à insuffler) sont recommandés.

Si la couche d'isolation thermique est appliquée à l'extérieur de la structure, le choix sera influencé par les éléments de façade venant compléter la composition de façade du côté extérieur

Type d'isolant thermique
Position de l'isolanten vracsouplesemi-rigiderigideprojeté
par l'extérieur -OXX-
dans la coulisseOOXX-
entre éléments de structure (*)-XXX-
par l'intérieur-XXXX
intégré à des caissons (remplissage)XXX--
Isolation thermique d'un mur enterré

image13.jpeg

Source : Livios

La position de l'isolant thermique est déterminante en termes de choix du matériau..

Si le matériau est appliqué du côté extérieur du mur à isoler, il devra posséder une résistance suffisante à la compression en raison de la poussée des terres. Une résistance adéquate en milieu humide (contact avec l'eau) est également nécessaire.

Lorsque le mur est isolé du côté intérieur, les contraintes à prendre en compte sont avant tout liées à la composition du mur dans son ensemble : elles concernant notamment les risques de condensation et la migration de la vapeur d'eau

Type d'isolant thermique
Position de l'isolanten vracsouplesemi-rigiderigideprojeté
par l'extérieurO--X-
par l'intérieurOXXXX

Légende :

  • X: conseillé
  • O: acceptable moyennant certaines précautions
  • -: déconseillé

(*) par "structure", on entend les éléments structurels portants composant le mur

Cas particulier : les isolants massifs

Les « isolants massifs » (les murs en terre paille, les bétons chaux-chanvre, etc.) sont des matériaux dont la spécificité est de mener à des modes constructifs très particuliers : plutôt que de voir le mur comme une succession de couches et de concentrer le pouvoir isolant sur une couche spécifique de la paroi, comme on le fait dans un mur creux par exemple, l'utilisation d'isolants massifs réparti le pouvoir isolant sur l'ensemble de l'épaisseur de la paroi. Cependant, ces matériaux souffrent d'une grande résistivité thermique que l'on peut néanmoins compenser par l'utilisation mixte de l'isolant massif et d'un isolant légers en double couche ou d'une épaisseur plus importante. Finalement, ces isolants massifs ne jouent aucuns rôles structurels dans le bâtiment. En cas de nouvelle construction, il est judicieux d'opter pour un système constructif d'ossature portante et mono murs.

Isolants massifs en béton-chaux-chanvre

Figures  2 et 3 : Isolants massifs en béton chaux – chanvre – Source : http://www.terrevivante.org

Isolants massifs en béton-chaux-chanvre

Figures  2 et 3 : Isolants massifs en béton chaux – chanvre – Source : http://www.terrevivante.org

Isolants massifs en béton-chaux-chanvre

Figure 6: Bloc de chanvre

Source : Terre vivante & IsoHemp

Les terre-pailles et bétons chaux-chanvre ont une conductibilité thermique comparable entre eux, mais plus importante que celle des matériaux isolants, tant traditionnels qu'écologiques, et sont donc « moins performants ». Cette carence est partiellement compensée par l''épaisseur de matériau isolant, qui est plus importante que pour les techniques traditionnelles. Ces matériaux sont plus massifs et donc présentent une inertie thermique importante. Cette masse va compenser partiellement leur moindre caractère isolant. De façon imagée, on pourrait dire qu'au lieu de ne laisser sortir qu'un peu de chaleur, comme les isolants traditionnels, ils en stockeront une quantité assez importante dans leur masse, avant de la réémettre en partie vers l'intérieur du bâtiment.

CompositionEpaisseur totalePerformance de la paroi
Mur isolant massif

Blocs de chanvre 30 cm

+ Plafonnage intérieur 1 cm + Enduit chaux extérieur 2 cm

33 cmU= 0,22 W/m²K
Mur traditionnel

Bloc de béton lourd

+ isolant

+ lame d'air

+ brique de parement

95 cmU= 0,22 W/m²K

Comparaison d'un mur massif isolant en béton de chanvre et d'un mur traditionnel. Le calcul du coefficient U en béton de chanvre est réalisé avec une valeur lambda de 0,071 W/ m.K (IsoHemp). La terre paille présente des performances variables en fonction de sa densité mais du même ordre que le béton chaux-chanvre. Un lambda minimal de 0.1W/ m.K semble pouvoir être atteint pour une densité proche de 300kg/m³ (Oliva, 2001) .

Cas particulier : les isolants minces

Il existe sur le marché des produits de construction des isolants qui ont une capacité d'isolation thermique particulièrement élevée pour une faible épaisseur. Leur conductivité thermique se situe généralement entre 0,03 et 0,06 W/m.K. Sur base de cette valeur, leur application en rénovation, compte tenu de la règlementation en matière de performance énergétique des bâtiments, est particulièrement intéressante.

Cette catégorie de produits comprend :

  • Les aérogels : produits solides à très faible densité (de l'ordre de 3 mg/m³), utilisé auparavant pour l'isolation des satellites. Ce produit se compose à 99,8% d'air emprisonné dans de minuscules alvéoles de verre. Très coûteux, il est inerte, ne dégage pas de VOC, imperméable et insensible à l'eau mais perméable à la vapeur d'eau, sensible au feu, mais dégage pas de gaz nocifs en-dessous de 1200 °C. Il n'existe à ce jour aucune évaluation quant à son impact environnemental.
  • Les isolants sous vide : constituent la suite et l'aboutissement de la réflexion menée autour des aérogels. Il s'agit d'un matériau à structure nanométrique totalement étanche à l'air et à l'eau, permettant de créer un vide quasi-total. Le cœur de l'isolant peut être composé d'aérogel, de polystyrène expansé ou de polyuréthane. L'enveloppe étanche est composée d'une feuille d'aluminium sur plusieurs couches polymères. Les matelas ne peuvent pas être découpés ni percés : leur performance en serait annihilée. Vu cette contrainte, la mise en œuvre est extrêmement délicate. Jusqu'à ce jour, aucun test dans des conditions de mise en œuvre réelle n'a été réalisé.
  • Les isolants translucides : existent sous forme de structure alvéolaire à base de matières synthétiques (polyéthylènes, polycarbonates,…) ou renouvelables (développement récent – carton et bois). Dans certains cas, les cavités sont remplies d'aérogel. Il s'agit de produits très prometteurs, mais pour lesquels il est aujourd'hui encore impossible de donner des informations objectives et techniquement valables.

Il s'agit de produits nouveaux, issus de travaux de recherche poussés mais très peu répandus. Le manque de recul et de retour sur expérience constituent des points d'attention non négligeables. En l'absence d'informations consolidées et d'expériences probantes, le présent dossier ne reprend pas d'informations détaillées relatives à ces produits. Cette situation pourrait évaluer dans les années qui viennent.