Isolant Thermique

Isolant thermique

En thermique, un isolant thermique est un matériau ayant une faible conductivité thermique.
Il permet d'assurer une bonne isolation thermique en évitant les fuites de chaleur (refroidissement) ou l'entrée de la chaleur (« garde au frais »). Une isolation thermique très performante se traduit par l'absence de ponts thermiques et l'utilisation d'un isolant épais (jusqu'à 40 cm dans les pays froids). L'isolation thermique est un des investissements d'économie d'énergie les plus rentables, notamment dans la construction neuve. On construit ainsi des maisons positives en énergie, qui ne nécessitent plus de chaudière et produisent plus d'électricité qu'elles n'en consomment.

Principaux isolants thermiques

Les principaux isolants thermiques utilisés pour l’isolation des murs et sous-pentes sont, par ordre croissant de conductivité thermique :

• la mousse de polyuréthane : excellent isolant, cher, elle est moins stable dans le temps que ses concurrents,
• la laine de verre : bon marché, stable, irritante pour la peau lors de la pose, elle est proposée en panneaux ou en rouleaux,
• la laine de roche : semblable à la laine de verre mais moins désagréable à poser, elle ne fond pas au contact de la flamme.
• la perlite : Roche d'origine volcanique.
• Les mousses de polymère :
  • polystyrène expansé : il présente les avantages des polymères et de l'air. Léger, rigide, fragile, facile à découper, il doit être protégé des rongeurs, ne nécessite pas de pare-vapeur. Existe en plaques incompressibles pour l’isolation des dalles flottantes.
  • polystyrène extrudé (styrodur, depron)
• la fibre de bois - moins bon isolant que les précédents et moins bon marché, mais plus écologique, utilisée en vrac et bourrée entre deux cloisons.
• la laine de mouton
• la paille
• le chanvre, le béton de chanvre, la brique de chanvre
• ouate de cellulose : fabriqué à partir de journaux recyclés, bon déphasage, prix équivalent aux laines minérales
• les polymères : plastique, caoutchouc...
• l'air emprisonné : dans les fils d'un vêtement, des fibres non tissées, les plumes ou poils d'un animal, un double vitrage...
• le vide entre deux parois : dewar (principe de la bouteille Thermos).

Pour les applications à hautes températures, on utilise en général des isolants céramiques.

On trouve dans le commerce divers produits (pas toujours nouveaux) présentés comme ayant des résistances thermiques très supérieures aux isolants listés ci-dessus. Leur efficacité ou durablilité n’est généralement pas prouvée, pour un prix souvent très élevé^[1],[2].

Isolation, et inertie...

L'isolation d'un bâtiment doit être envisagée via

• son coefficient d'isolation,
• son déphasage thermique ; c'est à dire la capacité des matériaux composant l'enveloppe de l'habitation à ralentir les changements de température (inertie thermique, utile par exemple pour stocker des calories solaires le jour et les redistribuer lentement la nuit).

Cette inertie est en rapport avec la masse des matériaux.
Elle existe même pour la laine de verre, qui à haute densité aura une inertie plus grande qu'à basse densité. Quoi de plus logique en théorie mais pensons-y lors de la construction ou de la rénovation d'une habitation (hors habitat bioclimatique qui valorise fortement l'inertie thermique). Pour ce qui est des murs, l'inertie pose en général moins de problèmes (surtout dans le cas d'une isolation par l'extérieur) que dans le cas de l'isolation des combles. Pour les combles, comme la couverture ne freine que peu le transfert de chaleur, l'inertie des matériaux isolants est dès lors beaucoup plus importante.

Isolation thermique pour le bâtiment

Pour le bâtiment, voici quelques équivalences:

Matériau	Epaisseur
Isolant sous vide	1
Vitrage à isolation renforcée (VIR) / triple vitrage	2,2
Polyuréthane	6
Polystyrène extrudé (depron)	7
Laine de roche Laine de verre Ouate de cellulose Laine de lin Liège expansé	8
Bois expansé ou laine de bois	8,4
Chanvre en vrac	9
Laine de mouton	9
Polystyrène expansé	9
Paille	12
Brique de chanvre 300 kg/m3	13
Béton de chanvre	20
Argile expansée Torchis léger d=0,3	20
Bois léger d=0,5	24
Panneau de particules d=0,6	28
Brique monomur d=0,8 / 0,9	32
Neige (non tassée d=0,2)	32
Béton cellulaire d=0,4 / 0,5	34
Bois lourd d=0,8	46
Béton de pouzzolane d=1,0	80
Torchis dense d=1,4	94
Pierre calcaire tendre d=1,7	200
Brique en terre crue d=1,8 Briques pleines d=1,9 Parpaings creux 20x20x50 d=1,0	220
Béton 350 kg/m³ d=2,2	360
Pierre calcaire dure d=2,4	440
Granite d=2,7	700

Recherche et prospective

La recherche est très active dans le domaine de l'architecture bioclimatique, HQE et des écomatériaux (briques monomurs, bétons isolants utilisant des matériaux naturels et renouvelables, matériaux à forte inertie thermique, isolation par l'extérieur..), bien que ne bénéficiant que de peu de subsides publics.
Côté industriels, on a réussi à produire des panneaux isolants solides et de grande taille (murs et toitures de hangars industriels) mais difficiles à recycler et dont les isolants peuvent poser problème pour l'environnement ou de toxicité en cas d'incendie.
On cherche par ailleurs à réduire l'épaisseur des isolants au moyen de stratégies ou de matériaux technologiques nouveaux.
On cherche par exemple à imiter les capacités isolantes de fourrures ou plumages d'animaux, ou à réduire l'air ou le gaz isolant en l'emprisonnant mieux dans un matériau nanoporeux et isolant, de manière à piéger l'air ou un gaz encore moins conducteur, dans des cavités plus petites que celles permettant sa libre circulation (ouvertures entre pores inférieures à 70 nanomètres s'il s'agit d'air). Ces matériaux sont parfois fragiles ou sensibles à l'humidité (microcapillarité). On teste des poudres de silice. Les aérogels forment des isolants exceptionnels, mais encore trop fragiles..

En particulier des isolants nanostructurés et conservant un vide d'air sont à l'étude, d'autres sont emplis de gaz rares thermiquement plus neutres que l'air. Une solution intermédiaire consiste à piéger un gaz à basse pression dans un matériaux nanoporeux. Mais ces matériaux sont encore des produits récents ou de laboratoires, ne bénéficiant pas encore d'un retour d'expériences suffisant pour garantir leur durabilité. Leurs écobilans nécessitent aussi d'être approfondis et comparés à ceux d'autres isolants plus classiques.

Les fabricants d'isolants industriels cherchent aussi à rendre leurs matériaux moins nocifs pour l'environnement. Ainsi les CFC autrefois utilisés (HFC, HFA) dans certaines mousses isolantes (polyuréthanes) pourraient peu à peu être remplacés par du pentane, voire du CO2, comme le krypton et l'argon ont commencé à remplacer l'air des doubles vitrages, dont le coefficient d'isolation peut être encore renforcé en les remplaçant par des triples ou quadruples vitrages, dont les verres peuvent ne pas être tout à fait parallèles (meilleure isolation phonique). Des vitrages et panneaux rigides où l'air est remplacé par du vide ou quasi-vide sont testés, mais on ignore encore leur capacité à maintenir ce vide à long-terme.

La recherche a aussi progressé dans l'isolation des grands froids et en matière de substituts à l'amiante contre les très hautes températures, avec par exemple des parois de (vermiculite noyée dans un liant, des fibres minérales, dont des tissus mono- ou multicouches isolants, utilisant du feutre de fibres aiguilleté de silice en sandwich entre des couches de tissu de silice), protégeant efficacement contre des températures de plus de 1000°C.

Voir aussi

• Conductivité thermique
• Coefficient de transfert thermique
• Efficience énergétique
• Minergie
• Écomatériaux, HQE (haute qualité environnementale)
• Adaptation aux dérèglements climatiques

Liens externes

• VitrageVir - Le site du Vitrage à Isolation Renforcée

Notes

1. ↑ avis CSTB juin 2004 [1]
2. ↑ communiqué ministère français de l'écologie [2]

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