Les coefficients d isolation

Transcription

1 50_55 les valeurs_fr 8/07/11 9:09 Page 50 ENERGIE Charabia incompréhensible pour les uns ou terminologie indispensable pour les autres, les différents coefficients qui permettent de calculer l isolation et qui sont applicables dans le bâtiment sont légion. On en use et parfois en abuse pour le meilleur et pour le pire. Ces indices sont essentiels et judicieusement utilisés par les professionnels, mais qu en est-il pour les profanes que nous sommes? Voici un petit lexique destiné à mieux appréhender et donc comprendre ce vocabulaire essentiel pour une bonne compréhension du phénomène de l isolation thermique et pourtant si abscons pour le plus grand nombre. Les coefficients d isolation Il n est pas question pour nous de rentrer dans des détails de calculs complexes, ce qui serait contre-productif. Notre but n est pas d offrir une analyse scientifique exhaustive, mais simplement d offrir des pistes de compréhension à la fois utiles et accessibles pour tous ceux qui s intéressent à la problématique de plus en plus pertinente de l isolation des bâtiments. Afin de rendre les choses aussi compréhensibles que possible, nous avons choisi de présenter chacune de ces valeurs à la fois sur un plan théorique (définition et mode de calcul) et ensuite d une manière nettement plus pragmatique avec, le cas échéant, des exemples, des comparaisons et des mises en situation. 1 Niveau K Très utilisé en Belgique (pas en France) pour quantifier le niveau d isolation des constructions, le niveau K définit l isolation thermique globale d un bâtiment. Attention: plus ce niveau est petit, moins il y a de pertes calorifiques et donc meilleure est l isolation. Ce niveau K est déterminé par deux éléments: primo les caractéristiques d isolation thermique (pertes de chaleur) des différents éléments de la construction, c est-à-dire la somme des valeurs U (voir plus loin) de chaque élément que sont le sol, la toiture, les murs, les fenêtres..., secundo la compacité de ce bâtiment. A somme de valeurs U égale, plus la maison est compacte, plus faible est le niveau K. D une manière plus concrète, cela signifie que des espaces vides font augmenter le niveau K et qu une maison de forme cubique atteint généralement un niveau K plus bas qu une maison allongée, à niveau d isolation égal. Ce niveau K possède une grande importance aujourd hui car la législation impose des normes de plus en plus strictes. A titre d exemple, la Wallonie et la Flandre imposent depuis 2008 une norme selon laquelle toute habitation neuve ne peut excéder K45. A Bruxelles, cette norme est même plus sévère puisqu elle atteint K40 pour les immeubles d habitation. En comparaison, on soulignera que la norme a fortement évolué puisqu elle se 50 situait à K70 en 1985 et K55 en Toujours à titre comparatif, signalons qu une maison basse énergie possède un niveau K proche de 30 tandis qu une maison passive possède un niveau K qui oscille entre 10 et 20. De manière plus pragmatique encore, signalons par exemple qu un niveau K minimal de 45 tel qu imposé par notre législation correspond à une consommation d environ 10 litres de mazout par m2 et par an, ce qui reste encore élevé si on la compare à celle d une maison passive qui atteint une consommation d à peine 1,5 litre de mazout par m 2 et par an.

2 50_55 les valeurs_fr 8/07/11 9:09 Page 51 Valeur U Conçue pour remplacer l ancienne valeur k (k minuscule) à ne pas confondre avec le niveau K (K majuscule), la valeur U s applique non pas à l ensemble d un bâtiment mais à chaque élément de sa construction, à savoir le toit, le sol, les murs, les huisseries (portes et fenêtres). Cette valeur U correspond à la quantité de chaleur qui s échappe par m 2 et par degré d écart de température au travers de chacun de ces éléments. Cette valeur U s exprime en watts par m 2 K (W/m 2 K). Plus la valeur U est basse, moins il y a de déperditions de chaleur et donc plus l élément constructif est isolant. Ce chiffre indique donc dans quelle mesure précise, quantifiable et comparable cet élément laisse passer la chaleur ou le froid. Comme pour le niveau K, la construction de bâtiments d habitation neuf doit répondre à Bruxelles 0,6 W/m 2 K Wallonie 0,6 W/m 2 K Autres sols Flandre 0,4 W/m 2 K Bruxelles 0,4 W/m 2 K Wallonie 0,4 W/m 2 K La valeur U d un élément de construction dépend de sa composition. Il est évident que plus un mur est isolé thermiquement, plus sa valeur U sera basse. Ce calcul est très 2 1. Cette maison à ossature bois et parement en briques est conçue pour respecter les niveaux d isolation requis et en particulier la valeur E80 grâce notamment à ses panneaux solaires. Réalisation : 3bouw 2. Par le soin apporté à son isolation, cette maison à ossature bois respecte non seulement la norme E100, mais anticipe déjà la norme E80 bientôt d application en Wallonie. Réalisation : Tomwood certaines exigences en matière de valeur U. Dans ce cas cependant, les choses sont un peu plus compliquées puisque les valeurs maximales autorisées (U-max) diffèrent selon les éléments constructifs mais aussi selon les trois régions du pays en Belgique. Le tableau suivant reprend en détail les principales valeurs : Toitures Flandre 0,4 W/m 2 K Bruxelles 0,3 W/m 2 K Wallonie 0,3 W/m 2 K Murs extérieurs Flandre 0,6 W/m 2 K Bruxelles 0,4 W/m 2 K Wallonie 0,6 W/m 2 K Sols en contact avec l extérieur Flandre 0,6 W/m 2 K 51 complexe car il doit prendre en compte tous les éléments constitutifs du mur ou de toute autre partie du bâtiment. Pour une fenêtre par exemple, le calcul de sa valeur U doit prendre en compte à la fois la performance du vitrage et celle du châssis et en établir une moyenne à l aide d un calcul spécifique. La pondération entre les deux valeurs obtenues (celle du vitrage et celle du châssis) sera établie suivant la surface relative de chacun des deux éléments. Il faut aussi tenir compte de la valeur isolante de chaque matériau employé en utilisant la notion de valeur lambda (voir ciaprès) ainsi que l épaisseur de ce même matériau.

3 50_55 les valeurs_fr 8/07/11 9:09 Page 52 Valeur lambda Fabriqués à partir de bois naturel (sous-produit de scierie), ce type de panneaux rigides en fibres de bois est un pare-pluie pour toiture et façade qui régularise le climat ambiant des constructions. Gamme «Isolair» de Pavatex chez Ecomat La laine de roche en matelas souple (de Rockwool) est un des meilleurs isolants thermiques avec une excellente valeur lambda. Elle est en outre facile à mettre en œuvre dans une ossature en bois. Le rendement thermique d une maison dépend non seulement de son niveau d isolation mais aussi de la qualité de son système de ventilation. Doc. Tomwood La valeur lambda ( ) traduit en chiffres le coefficient de conductibilité thermique des matériaux. Cela signifie qu elle représente la mesure de la manière par laquelle un matériau conduit la chaleur. Concrètement, cette valeur est calculée en mesurant le flux de chaleur qui passe en une seconde à travers une surface de 1 m 2 et une épaisseur de 1 mètre (autrement dit à travers un cube de 1 mètre de côté), lorsqu il y a une différence de température de 1 C. Plus la valeur lambda est faible, moins le matériau est conducteur et donc plus il est isolant. Cette valeur s exprime en watts par mètre Kelvin (W/mK). D une manière générale, on considère qu un matériau est isolant lorsque la valeur lambda est inférieure à 0,065 W/mK. Ce tableau comparatif reprend quelques valeurs lambda significatives en termes de matériaux isolants: Mousse résolique : 0,023 à 0,028 W/mK Polyuréthane (PUR) : 0,024 à 0,029 W/mK Polystyrène expansé/extrudé : 0,027 à 0,034 W/mK Laine de verre : 0,035 à 0,040 W/mK Laine de roche : 0,037 à 0,004 W/mK Verre cellulaire : 0,040 à 0,048 W/mK Vermiculite expansée :0,058 W/mK Lin : 0,038 W/mK Laine de chanvre : 0,039 W/mK Laine de cellulose (panneaux) : 0,040 W/mK Laine de cellulose (insufflée) : 0,035 à 0,040 W/mK Liège expansé : 0,040 W/mK Paille : 0,052 à 0,080 W/mK Ce tableau est bien sûr purement théorique et le véritable niveau d isolation dépendra de plusieurs facteurs externes à la seule valeur lambda comme le soin apporté à la pose et à l étanchéité. En outre les matériaux présentant une faible valeur lambda (et donc un meilleur niveau d isolation théorique) ne sont pas pour autant nécessairement meilleurs en terme d isolation finale que d autres matériaux dont la valeur lambda est plus élevée. En effet, une valeur lambda élevée peut être compensée par une couche plus épaisse du matériau en question. On pense en particulier aux constructeurs qui, pour des motivations personnelles, préfèrent utiliser des matériaux isolants a priori moins performants mais plus sains et écologiques. Si ces considérations environnementales poussent à choisir un isolant un peu moins performant, on pourra compenser la légère perte de pouvoir isolant par une surépaisseur de quelques centimètres. 52 Cette maison répond à un concept de construction bio-écologique qui privilégie plusieurs critères : utilisation de matériaux minéraux et végétaux peu transformés (bois, paille, terre, brique), absence de solvants et formaldéhydes, panneaux solaires thermiques Conception : Bureau d architecture Archi4

4 50_55 les valeurs_fr 8/07/11 9:09 Page 53 Niveau E Le niveau E détermine la consommation d énergie d une habitation de sorte que cette habitation est de plus en plus économe en énergie à mesure que son niveau E est de plus en plus bas. Le calcul est conforme à une directive européenne et tient compte non seulement de l isolation de la maison, mais aussi de sa compacité et du rendement de ses différents équipements. En effet, la consommation d énergie d un bâtiment dépend de plusieurs facteurs : le site et l implantation du bâtiment (compacité, orientation ) les caractéristiques de l enveloppe et les subdivisions internes (coefficient U et niveau K) les déperditions calorifiques (isolation, vitrage ) les déperditions de ventilation le rendement de l installation de chauffage le rendement de la production d eau chaude le rendement de l installation de refroidissement éventuelle le rendement de l éclairage le rendement d éventuels systèmes à énergie solaire. Sur base de ces différents facteurs, l architecte responsable de la construction va calculer le niveau E selon un mode de calcul précis. Ce niveau E représente une valeur globale moyenne. En d autres termes, certains points négatifs intervenant dans le calcul peuvent être compensés par de meilleurs points à un autre niveau. Il s agit en fait d un bon indicateur de comparaison. Ce niveau de consommation d énergie primaire est calculé par le rapport entre la consommation annuelle d énergie primaire du bâtiment et une valeur de référence, le tout multiplié par 100 selon la formule E = 100.E cons /E ref. L énergie primaire consommée est donc la somme sur les douze mois de l année de la consommation des différents postes pris en compte Au même titre que le niveau K, notre législation impose des normes précises pour la construction de toute nouvelle habitation. Dans l état actuel des législations régionales respectives en Belgique, le niveau E maximum de tout nouveau logement ne peut dépasser E80 en Flandre (depuis 2010), E100 en Wallonie (E80 à partir de novembre 2011) et E70 à Bruxelles (depuis juillet 2011). Ces normes sont 53 susceptibles d évoluer encore. En France, on n utilise pas cette norme. On lui préfère un autre mode de calcul basé sur la consommation d énergie et calculé en kilowattheures par mètre carré et par an (kwh/m 2 /an). A partir de 2012, les constructions neuves ne devront pas consommer plus de 50 kwh/m 2 /an, ce qui est un progrès très conséquent quand on sait que la consommation énergétique des maisons neuves actuelles se situe encore aux alentours de 150 kwh/m 2 /an. En terme de comparaison, une maison passive consomme seulement 15 kwh/m 2 /an. Puisque ces différentes normes contraignantes reposent sur une moyenne composée de différents éléments, il est toujours possible de compenser un point négatif par d autres. Ainsi, même si le logement est équipé d une chaudière à faible rendement, il est toujours possible d obtenir un niveau E acceptable (c est-à-dire sous la norme), à condition de compenser ce point faible par d autres atouts énergétiques.

5 50_55 les valeurs_fr 8/07/11 9:09 Page 54 Valeur R La valeur R représente le coefficient de résistance thermique d un matériau isolant, c est-à-dire la mesure dans laquelle le matériau résiste au passage de la chaleur. C est donc exactement l inverse de la valeur U. La valeur R est déterminée sur la base de l épaisseur du matériau et est exprimée en m 2 K/W. Plus cette valeur R est élevée, plus la déperdition de la chaleur au travers du matériau est faible et donc plus le matériau est isolant. Mais il faut tenir compte du fait qu une paroi est constituée souvent de plusieurs matériaux différents et de diverses épaisseurs. Ainsi par exemple, la résistance thermique d un mur est la somme des résistances de tous les matériaux composant ce mur. Plus la valeur R totale des différents composants est élevée, plus le mur isole. La valeur R d un matériau isolant doit être indiquée sur l emballage. Elle doit également être imprimée sur les revêtements des panneaux semi-rigides et des rouleaux. Cette valeur est également importante dans le cadre de demandes de subventions car cellesci sont conditionnées à des normes régionales strictes. Ainsi la valeur R doit actuellement être de minimum 3,5 m 2 K/W en Wallonie, 3 en Flandre et 4 en région bruxelloise. En France, les réglementations techniques préconisent une valeur R comprise entre 3,68 m 2 K/W et 4,83 pour les murs extérieurs. Toutes ces valeurs sont théoriques et il ne faut pas confondre la qualité d un matériau et le résultat une fois mis en œuvre car un matériau mal posé peut perdre jusqu à 80 % de ses qualités intrinsèques. Toute mauvaise mise en œuvre de l isolant permettra par exemple à l air de s infiltrer, ce qui entraînera obligatoirement des déperditions calorifiques par le phénomène du pont thermique. En conclusion Toutes les notions que nous venons d aborder vont dans le même sens, celui d une construction durable orientée vers une consommation énergétique aussi faible que possible, véritable enjeu planétaire aujourd hui. En raison des accords internationaux pour lutter contre les changements climatiques, de nouvelles législations nationales et européennes en matière d énergie se développent. Leur aspect contraignant ne doit pas être compris comme un frein à notre liberté individuelle mais bien comme un incitant à une consommation plus responsable. En outre, une isolation efficace augmente le confort de la maison tout autant qu elle soulage le portefeuille et la planète. Dans ce sens, nous préconisons même d isoler au-delà des prescriptions légales actuelles, ce qui est une manière d anticiper de futures législations plus strictes, sachant que la réglementation actuelle ne fixe qu une exigence de qualité minimale à respecter et que dans l avenir, les normes minimales seront celles d une maison passive d aujourd hui. Dès lors pourquoi attendre si l on peut anticiper le mouvement! En résumé : Niveau K = niveau global d isolation d un bâtiment Valeur U = valeur isolante d un élément précis de l habitation (sol, mur, toiture ) Valeur Lambda = valeur isolante relative d un matériau déterminé Niveau E = Performance d un bâtiment en termes de consommation d énergie Valeur R = Résistance thermique du matériau isolant 54

6 50_55 les valeurs_fr 8/07/11 9:09 Page 55 Exploitant à merveille une situation exceptionnelle en bordure d un ravin boisé avec vue sur rivière, cette maison est parfaitement intégrée dans le paysage. Modulable et évolutive, elle respecte les exigences d une construction passive. Architectes : Crahay & Jamaigne Réalisation : Batisam 55