Construction et rénovation

Pourquoi isoler son logement ?

Avant 1975, date de la première réglementation thermique, l’isolation des bâtiments n’était pas obligatoire et peu fréquemment installée dans les constructions. Puis, depuis le choc pétrolier ont été mises en place les réglementations imposant l’isolation des constructions neuves.

L’isolation thermique, qui va souvent de pair avec l’isolation acoustique, permet des économies et une amélioration du confort à tous points de vue :

• Réduction des déperditions de chaleur du bâtiment = réduction des dépenses de chauffage ;
• Réduction de l’effet de paroi froide = amélioration de la sensation de confort et réduction des dépenses de chauffage ;
• Moins d’entrées de chaleur = amélioration de confort d’été ;
• Affaiblissement du niveau de bruit venant de l’extérieur (confort acoustique) ;
• Régulation de la proportion d’humidité dans l’air ambiant.

Comment se caractérisent les isolants ? 

Les isolants sont des matériaux généralement légers, vendus en panneaux, rouleaux ou en vrac. Ils sont caractérisés en premier lieu par leur coefficient de conductivité thermique noté λ et dont l’unité est le W/m.K. Ce coefficient représente le flux de chaleur (en Watt) que traverse 1 mètre de matériau homogène, pour un écart de température de 1 Kelvin entre les deux côtés de la paroi. Plus λ est petit, plus le matériau est isolant.

La résistance thermique d’une paroi, notée R, est sa capacité à s’opposer au transfert de chaleur. Plus elle est élevée, moins la maison perd de chaleur et donc plus il y a économie d’énergie. L’inverse de cette résistance thermique est le coefficient de transmission thermique, noté U (W/m².K)
Si e est l’épaisseur d’isolant en mètre, ces termes sont liés par la formule : R = 1/U = e/ λ

La conductivité thermique λ varie selon les matériaux, et s’étale sur une importante plage. Ainsi par rapport à un matériau isolant classique type laine minérale (λ = 0,034 m.K/W), le cuivre isole 10 000 fois moins, l’acier 1500, le béton 50, le bois 35, la pierre 25 (au mieux 15, si la roche est poreuse).

Attention aux idées reçues !!!
Un épais mur en pierre n’isole pas ! 50 centimètres de pierre isolent comme 2 cm d’isolant.
Par contre, la pierre peut contribuer de manière efficace à l’inertie thermique du bâtiment.

Un matériau isolant possède d’autres caractéristiques résumées par un label de certification accordé par l’ACERMI (l’Association pour la Certification des Matériaux Isolants).

Les produits certifiés sont reconnaissables par la marque « ISOLE R » portée sur les étiquettes.

I représente l’incompressibilité de l’isolant
S est la stabilité dans le temps des dimensions initiales
O caractérise l’imperméabilité à l’eau
L représente la rigidité de l’isolant
E est la perméabilité à la vapeur d’eau

Chacun de ces paramètres est classé selon une échelle allant de 0 (bonne performance) à 5 (mauvaise performance). 
R est la résistance thermique du matériau, propriété essentielle du produit, exprimée en m².K/W.

En plus de cela, les matériaux bénéficient d’un classement au feu basé sur le critère de l’inflammabilité (cf. paragraphe "Comportement au feu" ci-dessous).

Quels sont les différents types d’isolant ?

Les laines minérales représentent 50 % des parts de marché de l’isolation. Les matériaux à base de polymères (notamment polystyrène expansé) 40 %.
Les isolants écologiques (ouate de cellulose, laine de bois, pailles, laine de chanvre, de mouton, etc…) représentent 10 %, mais ils se développent rapidement pour leurs qualités environnementale et sanitaire. De plus, leur production décentralisée peut permettre de les acheter localement.

Isolation interne et externe : comparatif

Pour améliorer la performance thermique d’une maison, on peut isoler par l’intérieur ou par l’extérieur. Ces deux solutions présentent chacune leurs avantages et inconvénients :

Isolation par l’intérieur 

Inertie thermique : réduit beaucoup l’inertie thermique, car la masse du mur (pierre ou béton) est à l’extérieur du volume chauffé ;

Confort d’été : une isolation par l’extérieur apporte une forte inertie et est donc préférable pour le confort d’été (sauf dans le cas où la maison dispose d’épais murs en pierres : la position de l’isolant n’a alors pas de grande importance) ;

Confort d’hiver et économie d’énergie : une faible inertie est recommandée si les variations de température sont fréquentes dans la journée ;

Prix d’installation : moins chère que l’isolation extérieure ;

Remarques : en rénovation, réduit le volume habitable; planchers et murs, il faut traiter à part ces ponts thermiques et augmenter la surface traitée.

Isolation par l’extérieur

Inertie thermique : apporte une importante inertie thermique ;

Confort d’été : une isolation par l’extérieur apporte une forte inertie et est donc préférable pour le confort d’été (sauf dans le cas où la maison dispose d’épais murs en pierre : la position de l’isolant n’a alors pas de grande importance) ;

Confort d’hiver et économie d’énergie : si les variations de températures sont moins importantes, une forte inertie est recommandée ;

Prix d’installation : environ 3 fois plus chère au m² que l’isolation interne, mais comprend l’enduit extérieur ;

Remarques : conseillée lorsque les enduits extérieurs sont défectueux, permet d’effectuer le ravalement en même temps que l’isolation; planchers et murs, ces ponts thermiques sont traités.

Il est par ailleurs possible, pour une maison neuve, de construire des murs à « isolation répartie », ce qui signifie que le mur porteur isole dans toute son épaisseur. Les éléments de maçonnerie utilisés, préfabriqués, sont par exemple le béton de chanvre, le béton cellulaire, les briques à alvéoles ou certains cas d’ossature bois.
 

Qu’est-ce que l’inertie ?

L’inertie thermique se définit pour un matériau comme sa capacité à accumuler la chaleur, pour la restituer ensuite dans un délai plus ou moins long. Concrètement, cela implique que l’évolution de sa température suit plus ou moins vite celle du milieu ambiant.

Pour un bâtiment soumis à des variations de température extérieure, la question est analogue : sa température variera-t-elle suivant les aléas extérieurs ? Le sujet est important pour le confort et les dépenses d’énergie :

• pour le confort, car une forte inertie est gage d’une température stable sur plusieurs heures. Mais ce qui peut être un avantage dans certains cas peut devenir un inconvénient, car une fois refroidi un bâtiment met plus de temps avant de retrouver une température de confort.
• pour les dépenses d’énergie, que l’inertie peut augmenter ou réduire selon différents paramètres. Il faut donc bien connaître à l’avance ses besoins, pour éviter tous désagréments liés à cette question d’inertie thermique.

On peut considérer qu’un bâtiment a une inertie élevée si sa température ne chute pas rapidement en l’absence de tout apport de chaleur. Par exemple, une maison bien conçue peut voir sa température diminuer de seulement 2 °C en 24 heures, par une température extérieure de 8 °C, sans apport de chaleur (solaire ou chauffage). Dans ces mêmes conditions, une maison autrement bâtie peut se refroidir de 2 °C en 2 heures.

Comment augmenter l’inertie d’un bâtiment ?

En fait, l’inertie est une notion importante pour la conception du bâtiment mais n’est pas mesurable ni calculable de manière exacte. Il s’agit d’un paramètre utilisé pour les calculs thermiques réglementaires auquel on n’attribue aucune valeur chiffrée mais une classe : inertie très forte ; forte ; moyenne faible ou très faible. On détermine la classe d’inertie selon différents critères définis par la réglementation.

L’inertie dépend d’une part de l’isolation, et d’autre part de la masse thermique du bâtiment. Plus le bâtiment est isolé, plus grande est son inertie. L’isolation réduit les déperditions de chaleur et donc les variations de température. La masse thermique peut être augmentée notamment par de lourdes parois intérieures et extérieures, et en utilisant des matériaux appropriés. La masse thermique est le produit de la masse des matériaux par leur capacité calorifique.

Attention ! Si l’isolation de l’enveloppe du bâtiment se fait par l’intérieur, la masse thermique des murs externes (pierre, béton) ne contribuera pas à la masse thermique et à l’inertie. Par contre, une bonne isolation externe associée à d’épais murs assurera une grande inertie thermique. 

Dans quels cas préférer une inertie forte ?

Une inertie forte est plus intéressante lorsqu’un bâtiment ne doit pas subir d’importantes variations de température l’hiver, donc lorsqu’il est chauffé et occupé de manière continue. En général, une maison chauffant au solaire actif ou passif doit posséder une forte inertie, du fait de l’intermittence des apports solaires. Une inertie forte est utile pour éviter des fortes températures estivales intérieures grâce à la conservation du rafraîchissement nocturne.

Dans quels cas préférer une inertie faible ?

Avoir une faible masse thermique est pertinent lorsque l’occupation d’un bâtiment ou d’un logement est occasionnelle, nécessitant une augmentation rapide de la température. Par exemple, une habitation peut être inoccupée le jour et maintenue à 15 °C, elle doit être chauffée à 19 °C la soirée avec présence des propriétaires. En période de sommeil, la température peut être réduite à 16 °C et remise à 19 °C pour le réveil. Dans cet exemple, les variations de la température intérieure sont fréquentes et une forte inertie serait handicapante.

Les modes de chauffage qui s’accommodent bien d’une faible inertie sont le chauffage par convecteurs électriques, chaudière au gaz, fioul ou bois avec programmateur horaire de la température.

Pourquoi ventiler ?

La ventilation a pour but d’assurer le renouvellement d’air d’un logement, afin d’apporter de l’oxygène et d’évacuer odeurs, polluants, humidité générés par les activités humaines dans le bâtiment.

Réglementation

Le Deuxième arrêté du 24 mars 1982 relatif à l’aération des logements (JO du 27/03/82 / art. RIII-9 du CCH) exige : l’aération permanente et générale des locaux. Elle peut être soit naturelle (par des ouvertures au niveau des fenêtres et murs) soit mécanique (VMC). Néanmoins la façon la plus sûre de respecter le débit d’air règlementaire est d’installer une VMC. La circulation d’air doit se faire depuis des entrées d’air dans les pièces principales jusqu’à des sorties, dans les pièces de service (telles que les salles de bain, les cuisines, les cabinets d’aisance, etc.). En cas d’installation d’appareils à combustion dans un logement, un système d’aération doit être suffisant pour assurer les débits nécessaires à leur bon fonctionnement.

Dans le cadre de la maîtrise de l’énergie :
La réglementation n’exige pas d’extraction mécanique de l’air, mais ce type d’installation est fortement recommandé pour réduire les pertes de chaleur l’hiver. De plus, elle autorise les ventilations économes, permettant de diviser par 2, ou plus, les dépenses de chauffage dues au renouvellement d’air.

Modes d’extraction

Pour les bâtiments de conception ancienne, on « comptait » sur les imperfections d’étanchéité pour assurer le renouvellement d’air. Le moyen était hasardeux, non contrôlé. 
Puis, l’évolution de la réglementation sanitaire et de la construction a imposé la ventilation naturelle, par des grilles basses et hautes, dans les cuisines, salles de bain et WC, dites « pièces humides ». Mais, du fait du tirage thermique, le renouvellement d’air était insuffisant en été et trop important en hiver, d’autant plus que la température extérieure était basse. Les déperditions thermiques se trouvaient alors fortement augmentées. Pour cette raison, la ventilation naturelle est déconseillée dans le cadre de la maîtrise de l’énergie.

Aujourd’hui, la solution la plus couramment employée est l’extraction mécanique par VMC (Ventilation Mécanique Contrôlée). Un ventilateur extrait l’air intérieur vers l’extérieur via un réseau de gaines. Dans le même temps, l’air froid s’infiltre par des entrées d’air situées dans les pièces sèches (chambres, salon…). Le débit d’air reste le même quelles que soient les conditions extérieures. Il faut, dans ce cas, bien dimensionner l’installation et trouver le compromis entre renouvellement d’air suffisant et déperditions de chaleur minimales. 

Il existe également des VMC hygroréglables. Le débit varie avec l’humidité de l’air donc avec le nombre et l’activité des occupants (par exemple lorsqu’un occupant prend une douche, le débit de la ventilation augmente). Leur coût est de l’ordre de 700 €. Elles permettent des économies d’énergie de l’ordre de 7 à 12 % sur la ventilation par rapport à une VMC simple.

Par ailleurs d’autres systèmes existent tels que :

• la ventilation mécanique répartie (VMR) adopte le même principe que la VMC : l'air est balayé depuis les pièces de vie jusqu'aux pièces de service d'où il est rejeté par des aérateurs individuels. Souvent utilisée en rénovation quand l’installation d’une VMC est trop problématique car ce type de ventilation ne nécessite pas de passage de gaines.
• la ventilation mécanique par insufflation (VMI) : le principe est l’exact opposé de la VMC. Le ventilateur aspire l’air extérieur et l’injecte à l’intérieur. Le bâtiment se retrouve alors en surpression.    

Ventilations économes

Il existe également deux systèmes permettant de réduire de 40 à 70 % les déperditions de chaleur par renouvellement d’air : il s’agit notamment de la ventilation double flux avec échangeur et du puits canadien pour la prise d’air neuf.

La ventilation double-flux

Ce système permet de récupérer la chaleur de l’air vicié extrait de la maison et l’utilise pour réchauffer l’air neuf filtré venant de l’extérieur. L’installation nécessite donc un échangeur thermique et dans la plupart des cas un double réseau de gaines. Pour ces raisons son prix est beaucoup plus important.  Ce système permet de récupérer jusqu’à 90 % de l’énergie contenue dans l’air vicié, à condition d’avoir une bonne étanchéité à l’air du bâtiment. En ce sens ce type de ventilation est plutôt installé dans les constructions neuves, là où l’étanchéité à l’air est traitée.

Le puits canadien

Il s’agit d’un système géothermique dit de surface en faisant entrer l’air extérieur dans un tuyau à 1,5 mètre de profondeur dans la terre, où la température est fraîche en été et douce en hiver. Ainsi les besoins de chauffage liés au renouvellement d’air des locaux sont alors limités et le maintien hors-gel du bâtiment peut être assuré. En été, l’air extérieur profite de la fraîcheur du sol et permet au bâtiment de bénéficier d’une climatisation passive.
L’investissement est faible, il se limite en général aux travaux de terrassement effectués par le propriétaire. Compter à peu près un investissement entre 1500 € et 3000 €. 

L’installation d’un puits canadien nécessite le creusement d’une tranchée de 30 à 40 mètres de long pour introduire un tuyau d’environ 20 cm de diamètre. Un ventilateur de puissance électrique modérée assure la circulation d’air. Le choix du tuyau est important, car il convient de garder à l’esprit que l’ensemble de l’air que vous allez respirer transite par cette canalisation, aussi privilégier soit des gaines annelées en PE pour puits canadien, soit des canalisations en polypropylène soit du grès vitrifié.

Par ailleurs il existe également des puits canadiens hydrauliques, c'est-à-dire que ce n’est plus de l’air qui passe par le tuyau enfoui sous terre, mais de l’eau glycolée qui circule sur boucle fermée. Un des avantages principaux de ce système est qu’il évite des remontées de radon, gaz assez fréquent dans notre région et qui peut poser de graves problèmes de santé.
 

Réduire les apports solaires de chaleur en été et les favoriser l’hiver : deux objectifs contradictoires ?

L’éclairage naturel apporté par une fenêtre est toujours apprécié. Mais les apports de chaleur en été et les déperditions en hiver dus aux surfaces vitrées ne sont que rarement pris en compte lors de la conception d’un bâtiment. Pourtant il est intéressant de se demander à combien s’élèvent les apports d’énergie, selon l’orientation des vitrages. 

L’étude de la course du soleil donne des résultats formels : le soleil apporte beaucoup de chaleur en hiver par une vitre au sud, et beaucoup moins en été par rapport aux autres orientations (ouest, est, nord, sud-ouest…). L’orientation sud est donc idéale pour les vitrages.

Courbes d’apports solaires par des fenêtres verticales

Le graphique suivant nous donne les valeurs d’énergie solaire reçue par un double-vitrage vertical, lors d’une journée à ciel clair, pour différentes orientations : sud, ouest et est, nord, sud-est et sud-ouest, nord-est et nord-ouest. Les valeurs se calculent simplement à partir de  la connaissance de la course du soleil à notre latitude.

En France, les matériaux bénéficient d’un classement au feu basé sur le critère de l’inflammabilité. Cette classification comporte 6 échelles, de M0 incombustible à M4 très facilement inflammable. Ce classement au feu est établi par procès-verbal par le Laboratoire National d’Essai (LNE). 

L'arrêté du 21 novembre 2002 (modifié) relatif à la réaction au feu des produits de construction et d'aménagement, introduit désormais les « euroclasses » de réaction au feu. Celles-ci sont plus complètes que l'ancien classement français, prenant en compte les fumées dégagées ainsi que d'éventuelles gouttelettes projetées. Cette classification n'est valable toutefois que pour les produits de construction avec trois distinguos, les matériaux de sols (indice « fl » pour « floorings »), les matériaux longilignes (indice « l ») et les autres produits de construction. Les euroclasses, définies dans la norme européenne EN 13501-1+A1, sont un système de classement en cinq catégories d’exigence : A1, A2, B, C, D, E, F (F correspondant au NC du classement M). 

Les euroclasses tiennent aussi compte de deux autres critères essentiels (après tests en laboratoire) :

L’opacité des fumées (quantité et vitesse) notée s pour smoke 

• s1 : Quantité et vitesse de dégagement faibles
• s2 : Quantité et vitesse de dégagement moyennes
• s3 : Quantité et vitesse de dégagement hautes

Les gouttelettes et débris enflammés notés d pour droplets 

• d0 : aucun débris
• d1 : aucun débris dont la combustion dure plus de 10 secondes
• d2 : ni d0 ni d1

Présentation des classes selon NF en 13501-1+A1 et les exigences correspondantes