Pour améliorer le classement énergétique de votre maison et réaliser la meilleure plus-value possible, pensez à la rénovation.

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1 GUIDE PRATIQUE BIEN ISOLER SA MAISON que faire???? IDÉE reçue??

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3 sommaire 1 Pourquoi isoler sa maison? Les déperditions thermiques des parois La résistance thermique Les différents isolants Comment isoler? L isolation est importante. Mais jusqu où faut-il aller? Comment mesure-t-on la résistance thermique des isolants? Les effets climatiques qui agissent sur la performance thermique d un isolant 16 9 D autres facteurs à prendre en compte

4 Pour améliorer le classement énergétique de votre maison et réaliser la meilleure plus-value possible, pensez à la rénovation. Depuis juillet 2007, tous les biens immobiliers mis en vente ou en location doivent présenter un diagnostic de performance énergétique (DPE) effectué par un professionnel agréé. Le DPE évalue la consommation conventionnelle d un bâtiment en énergie primaire en kwh par m² et par an, notamment pour le chauffage et l eau chaude sanitaire, ce qui permet d identifier ses points faibles et les travaux à réaliser en priorité. Le DPE se traduit par l affichage de 2 étiquettes : une étiquette énergie et une étiquette climat. L étiquette énergie affiche 7 classes de performance énergétique allant de A à G : A correspond à une consommation d énergie primaire annuelle inférieure à 50 kwh par m² et par an (bâtiment économe) et G à une consommation supérieure à 450 kwh par m² et par an (bâtiment énergivore). L étiquette climat précise le niveau d émissions de gaz à effet de serre. Depuis le 1 er janvier 2011, l affichage de la classe de performance énergétique est obligatoire sur les annonces immobilières, ce qui peut représenter selon les cas, un atout ou un inconvénient pour la transaction. ETIQUETTE ÉNERGIE D UNE MAISON NON ISOLÉE ETIQUETTE ÉNERGIE D UNE MAISON ISOLÉE APRÈS TRAVAUX Logement économe Logement Logement économe Logement 50 A 50 A B C D B C D C E E E F F 4 > 451 G Logement énergivore Consommation : 301 kwhep par m² habitable et par an. > 451 G Logement énergivore Consommation : 139 kwhep par m² habitable et par an.

5 1 Pourquoi isoler sa maison? énergie -60 % Le secteur du bâtiment est responsable de 43 % de la consommation d énergie en France et représente 22 % des émissions de gaz à effet de serre. Isoler les bâtiments devient incontournable. En isolant efficacement, on peut réduire la consommation d énergie des bâtiments jusqu à 60 %! IL Y A DE NOMBREUX AVANTAGES À ISOLER SA MAISON : Faire des économies d énergie, Préserver l environnement en émettant moins de gaz à effet de serre (CO 2 ), Avoir un meilleur confort toute l année (plus frais l été et plus chaud l hiver), Valoriser son patrimoine lors de la location ou de la vente de sa maison (avec le DPE). En termes énergétiques, une maison est comme une passoire. Elle laisse échapper la chaleur l hiver et la laisse entrer l été. Les chemins par lesquels s échappe ou s infiltre la chaleur sont nombreux : Isolation insuffisante ou défectueuse, Mauvaise étanchéité à l air (portes et fenêtres), Ponts thermiques, Ventilation naturelle. Et comme pour une passoire, il ne sert à rien de colmater hermétiquement 80 % des trous, si tout peut s échapper par les 20 % qui restent! Dans la maison, c est la même chose : mieux vaut isoler modérément partout, que beaucoup en un seul endroit. 5

6 2 Les déperditions thermiques des parois Lorsqu il y a une différence de température entre deux zones, une zone chaude et une zone froide (par exemple entre l intérieur et l extérieur en hiver), la chaleur a naturellement tendance à migrer vers la zone la plus froide, pour revenir à l équilibre. Cette chaleur se dissipe par les portes et fenêtres, mais également par la toiture, les murs et le sol. Dans une maison non-isolée, 10 % des déperditions thermiques se font par le sol, 25 % par les murs et jusqu à 30 % par le toit. Toit 25 à 30 % Renouvellement d air et fuites 20 à 25 % Murs 20 à 25 % Fenêtres 10 à 15 % Ponts thermiques 5 à 10 % Planchers bas 7 à 10 % POUR OPTIMISER VOS TRAVAUX DE RÉNOVATION : Isoler en priorité le toit : c est la paroi la plus exposée aux déperditions thermiques en hiver et au rayonnement solaire en été. On peut par la suite renforcer l isolation des murs et des sols, Il vaut mieux réaliser une isolation modérée de plusieurs parois plutôt que de sur-isoler la toiture uniquement (principe de la passoire), Utiliser un isolant étanche à l air : les parois des bâtiments anciens sont souvent perméables à l air, ce qui n est pas facile à corriger a posteriori. C est alors à l isolant de jouer le rôle de l étanchéité. 6

7 Convection Les déperditions thermiques d un bâtiment se produisent simultanément selon trois principaux mécanismes : Conduction Rayonnement PAR CONDUCTION La chaleur se transmet par contact, du milieu le plus chaud vers le milieu le plus froid. En hiver, la chaleur émise dans une pièce va se transmettre à l enveloppe du bâtiment par contact et se dissiper progressivement vers l extérieur. Un des moyens d agir contre ce mode de déperditions thermiques est de limiter le contact en lui opposant un matériau le moins conducteur possible. PAR RAYONNEMENT La chaleur se transmet également à distance, c est-à-dire sans contact, par rayonnement infrarouge. C est le cas du soleil comme de toute autre source de chaleur (radiateur, cheminée, ). Pour empêcher le phénomène de rayonnement thermique, il faut lui opposer une barrière peu émissive permettant de renvoyer le rayonnement infrarouge vers sa source d émission. PAR CONVECTION La chaleur se dissipe également par convection, c est-à-dire par déplacement d air. La chaleur emprunte l air comme véhicule. Par différence de masse volumique, la masse d air chaude se déplace naturellement vers le haut, permettant à la chaleur de s échapper par la toiture. Pour empêcher le phénomène de convection thermique, il faut lui opposer une barrière étanche à l air. C est aussi la raison pour laquelle il faut traiter l isolation de la toiture en priorité. 7

8 3 La résistance thermique À QUOI SERT L ISOLATION? L isolation thermique permet d agir sur les déperditions de chaleur qui se produisent dans un bâtiment chauffé l hiver et d éviter de recourir à la climatisation l été lorsque le bâtiment est soumis à d intenses apports de chaleur extérieurs. L isolation n arrête pas complètement ces déperditions thermiques mais permet de les ralentir considérablement : l hiver, en maintenant la chaleur à l intérieur du bâtiment, et l été, en freinant la pénétration de chaleur. Pour agir sur les différents modes de déperditions thermiques, l isolant doit leur opposer une résistance. LA RÉSISTANCE THERMIQUE R D UN ISOLANT La résistance thermique R d un isolant se définit par le rapport entre son épaisseur (e) et son coefficient de conductivité thermique (λ), exprimé en m 2.K/W : Plus R est grand, plus le matériau est considéré comme isolant. La résistance thermique R établit de façon conventionnelle la performance d un isolant. Mais c est très théorique, nous allons voir que dans une maison, ce n est pas aussi simple... L épaisseur de l isolant A conductivité thermique équivalente, plus un isolant est épais, plus sa résistance thermique est élevée. R=e/λ Le coefficient de conductivité thermique de l isolant A épaisseur équivalente, plus le coefficient de conductivité thermique λ de l isolant est petit, plus sa résistance thermique est élevée. EXEMPLE 100 mm 0,04 75 mm 0,03 Un R = 2,5 peut être atteint avec : Un isolant de 100 mm et de conductivité thermique λ = 0,04 W/m.K OU Un isolant de 75 mm et de conductivité thermique λ = 0,03 W/m.K 8

9 4 Les différents isolants Il existe plusieurs types d isolants que l on peut classer suivant le mode d isolation qu ils opposent aux différents mécanismes de déperditions thermiques. ISOLATION PAR LAME D AIR IMMOBILE On trouve dans cette catégorie tous les isolants à base de fibres : Minérales (laines de verre, laines de roche, ), Animales (laines de mouton, plumes de canard, ), Végétales (fibres de bois, chanvre, cellulose, lin, ). Ces isolants piègent l air dans les petites cavités qui se trouvent entre leurs fibres. Or l air immobile est un excellent isolant avec un coefficient de conductivité thermique de 0,025 W/m.K. Les isolants fibreux agissent principalement sur les transferts thermiques par conduction. Ils agissent moins sur ceux qui se produisent par convection et par rayonnement. ISOLATION PAR GAZ PIÉGÉ Le principe est le même que celui de l air immobile mais dans ces isolants, l air est remplacé par un gaz ayant un coefficient de conductivité thermique plus faible que celui de l air. C est le cas des mousses de polyuréthane, du polystyrène expansé et du polystyrène extrudé. 9

10 ISOLATION PAR LE VIDE Le vide est le meilleur isolant possible car, en l absence de matière, les déperditions de chaleur par conduction et par convection ne peuvent pas s opérer. Seul le transfert par rayonnement est possible. Les isolants sous vide ou aérogels reposent sur ce principe. ISOLANTS MINCES MULTICOUCHES RÉFLECTEURS Ils représentent un cas très particulier de matériaux fonctionnant suivant le principe de l air immobile, car : Ils sont constitués de plusieurs couches de matériaux fibreux ou de mousses alvéolaires appelées séparateurs, intercalées par des films métallisés appelés réflecteurs, Ils sont mis en œuvre entre 2 lames d air immobiles qui empêchent l énergie de se transmettre par contact, L ensemble est étanche à l air et à l eau. Les isolants minces thermo-réflecteurs agissent sur les transferts thermiques qui se produisent par rayonnement, convection et conduction. 10

11 ISOLANT ISOLANT 5 Comment isoler? Il existe deux méthodes pour isoler un bâtiment : l isolation par l intérieur et l isolation par l extérieur. EN TOITURE L isolation par l intérieur est une solution généralement choisie en rénovation, lors de l aménagement de combles sans réfection de la couverture ou pour l isolation d un comble non aménageable, sur plancher ou sous plafond. L isolation par l extérieur est à privilégier lorsque l on refait la couverture car elle permet d assurer une meilleure continuité de l isolation, donc de réduire les ponts thermiques créés par le support (chevrons, ). ISOLANT ISOLANT EN MURS L isolation par l intérieur est privilégiée quand il est difficile d intervenir sur la façade (que l on souhaite conserver pour des raisons architecturales ou esthétiques ou simplement parce que le ravalement extérieur est en bon état). L isolation par l extérieur permet de traiter efficacement les ponts thermiques, mais l inconvénient est la perte de l architecture d origine du bâtiment. 11

12 6 L isolation est importante. Mais jusqu où faut-il aller? ISOLER OUI, SUR-ISOLER NON Depuis la première réglementation thermique de 1974, l évolution des exigences en termes d isolation thermique se traduit par une augmentation continue de la valeur de résistance thermique (R) de l isolant, ce qui revient le plus souvent à augmenter son épaisseur. Mais est-ce une stratégie efficace? Exemple avec une maison équipée d un isolant de R = 3, puis d un isolant de R = 6. Exemple 1 Exemple 2 Logement économe Logement 50 A B R = 3 R = C C D Exemple 1 : R = 3 Consommation d énergie au m² habitable : 139 kwhep/m².an Exemple 2 : R = 6 Consommation d énergie au m² habitable : 133 kwhep/m².an E F > 451 G Logement énergivore Qu elle soit équipée d un isolant de R = 3 ou d un isolant de R = 6, la maison obtient des valeurs de consommation d énergie similaires qui aboutissent à un même classement : C. La démonstration ci-dessus, effectuée avec la méthode de calcul officielle 3CL-DPE, montre que l augmentation de la résistance thermique d un isolant, (et donc de son épaisseur) n est pas une stratégie efficace pour réaliser toujours plus d économies d énergie. 12

13 Après avoir renseigné les caractéristiques d un bâtiment initialement non isolé, il est possible de tracer une courbe des économies d énergie réalisées dans ce bâtiment selon la valeur de résistance thermique de l isolant. Économies d énergie Exemple 1 Exemple Résistance thermique R On peut constater que les économies d énergie réalisées par un isolant ayant une résistance thermique de 3 sont très proches de celles réalisées par un isolant ayant une résistance thermique de 6. La courbe des économies d énergie plafonne nettement autour d une résistance thermique de 3. Dans cet exemple, le gain d économies d énergie au m 2 habitable entre une valeur R de 3 et une valeur R de 6 est inférieur à 5 %. Les économies d énergie ne sont pas proportionnelles à l augmentation de la résistance thermique. Un isolant ayant un R de 6 n est pas deux fois plus efficace qu un isolant ayant un R de 3! De plus, la pose de matériaux trop épais nuit à la qualité de mise en œuvre. La course à l épaisseur augmente le risque de créer de nouveaux ponts thermiques pouvant dégrader au final la performance énergétique de toute la paroi. Les données d entrée utilisées pour calculer les consommations d énergie au m² habitable de l exemple page 12 sont disponibles page 23 de ce dépliant. 13

14 7 Comment mesure-t-on la résistance thermique des isolants? AUJOURD HUI : DES TESTS EN LABORATOIRE D après les normes actuelles, la conductivité thermique, donc la résistance thermique d un isolant, se détermine exclusivement en laboratoire. Les résultats obtenus sont toutefois utilisés pour extrapoler la performance énergétique des bâtiments. Pourtant, ces méthodes de tests ne prennent pas en compte les conditions climatiques auxquelles sont soumis les bâtiments et les isolants une fois posés. La conductivité thermique se mesure principalement selon deux méthodes : la plaque chaude gardée et la boîte chaude gardée. On place un isolant entre 2 ambiances de températures différentes (en général 0 et 20 C) afin de créer une différence de température (ΔT) et on mesure la quantité d énergie nécessaire pour maintenir une température constante de chaque côté de l isolant. Le plus souvent, l isolant est préalablement séché en étuve pour enlever toute trace d humidité. La seule condition appliquée à l isolant est une différence de température. En laboratoire Dans la réalité Dans ces conditions idéales d essais, l isolant n est soumis à aucun mouvement d air, aucune variation d humidité, aucun rayonnement solaire, des conditions que l on retrouve pourtant dans la réalité et qui influent considérablement sur la performance thermique des isolants et donc, sur la consommation énergétique des bâtiments. 14

15 DEMAIN : DES TESTS EN CONDITIONS RÉELLES D UTILISATION Ceci est en train de changer. La dernière version du Cahier de Prescriptions Techniques n 3560 du CSTB* sur la mise en œuvre des laines minérales en combles préconise désormais la pose systématique d un écran de sous-toiture hautement perméable à la vapeur d eau côté extérieur et d un pare-vapeur continu côté intérieur! Cette préconisation a pour but de limiter les infi ltrations d air au travers de cet isolant. De plus, un groupe de travail nommé par le Comité Européen de Normalisation rédige actuellement une norme qui permettra d évaluer la performance thermique de tous les isolants sur la base de tests en conditions réelles d utilisation. Tests en conditions réelles d utilisation *Centre Scientifique et Technique du Bâtiment. 15

16 8 Les effets climatiques qui agissent sur la performance thermique d un isolant LES INFILTRATIONS D AIR La résistance thermique d un isolant perméable à l air chute de 25 % lorsque le flux d air est dans le même sens que le flux de chaleur et de 80 % lorsque ces deux flux sont en sens contraire. R R Or l isolant une fois mis en œuvre est soumis à de nombreuses infiltrations d air : côté extérieur, sous l effet de la vitesse et de la pression du vent et côté intérieur, sous l effet de la convection. LES TRANSFERTS D HUMIDITÉ La résistance thermique d un isolant peut diminuer de 50 à 75 % si le système d isolation permet le transfert de vapeur d eau. R R Or l isolant une fois mis en œuvre est soumis à l humidité : côté extérieur, sous l effet de la pluie et côté intérieur, sous l effet de la vapeur d eau émise par les habitants et leurs usages. 16

17 LES APPORTS SOLAIRES Les conditions de mesure actuelles en laboratoire s apparentent à des conditions hivernales : l isolant est généralement testé pour une température moyenne de 10 C correspondant à une température de 0 C pour la zone froide et de 20 C pour la zone chaude, ce qui simule un écart de 20 C entre l intérieur et l extérieur d un bâtiment. En conditions estivales, la température moyenne au cœur de l isolant peut atteindre une valeur de 40 C, dans la mesure où la température d une toiture en été est de 65 C sous les tuiles contre 25 C à l intérieur de la paroi. R R Mesurée dans ces conditions, la résistance thermique d un même isolant en laine minérale varie de plus de 10 % par rapport aux conditions de températures hivernales. 17

18 9 D autres facteurs à prendre en compte Les murs, la toiture, les sols doivent être bien isolés, mais en plus, il faut améliorer l étanchéité à l air de la maison (pour limiter les déperditions), et disposer d équipements performants (fenêtres, portes, VMC, chaudière). UN ISOLANT ÉTANCHE À L AIR Les défauts d étanchéité à l air des parois existantes diminuent fortement la performance énergétique du bâtiment et peuvent engendrer un gaspillage compris entre 10 et 20 kwh/m².an. L air chaud intérieur peut en effet s échapper et l air froid pénétrer l enveloppe du bâtiment. Les parois des bâtiments existants sont souvent perméables à l air, ce qui n est pas facile à corriger a posteriori. C est alors à l isolant de jouer le rôle de barrière d étanchéité. Un matériau à la fois isolant et étanche à l air présente donc un avantage considérable. Il fait barrière aux infiltrations d air causées par le vent et empêche la chaleur de s échapper en hiver (déperditions thermiques). UNE BONNE ÉTANCHÉITÉ À L AIR EST OBTENUE PAR EXEMPLE AVEC : Un isolant fibreux de forte densité > 50 kg/m 3 (exemple : fibres de bois, ), Un isolant mince réflecteur, Une mousse de polystyrène ou de polyuréthane, Un isolant traditionnel à base de laine minérale, uniquement s il est accompagné d un écran de sous-toiture HPV côté extérieur et d un pare-vapeur continu côté intérieur.* * Recommandation systématique du CSTB en combles, dans une configuration neuve ou réfection complète de toiture d après le Cahier de Prescriptions Techniques n 3560 de 06/

19 BIEN VENTILER Une famille de 4 personnes produit environ 12 litres de vapeur d eau par jour. Dans ces conditions, une ventilation mécanique s impose pour assurer d une part le renouvellement sanitaire de l air et d autre part, l évacuation de la vapeur d eau produite quotidiennement. L étanchéité de l enveloppe du bâtiment s accompagne donc obligatoirement d un système de ventilation adapté et performant. 12 LITRES DE VAPEUR D EAU PAR JOUR Une bonne ventilation assure le renouvellement de l air pour garantir le confort et la santé des habitants. 19

20 LE CONFORT D ÉTÉ On parle beaucoup d isolation en hiver, mais qu en est-il en été? L isolation doit aussi empêcher la chaleur d entrer dans la maison pour éviter le recours à la climatisation qui est très énergivore. Les isolants à forte inertie thermique Ces matériaux ont une grande capacité à emmagasiner la chaleur. Ils allongent le temps que met la chaleur à traverser la paroi et ne la restituent qu aux moments les plus frais, pendant la nuit (déphasage thermique). 14H00 0H Les isolants à forte inertie sont souvent d origine végétale (fibre de bois, ouate de cellulose, ) et de forte densité. Les isolants réflecteurs Ils luttent efficacement contre le rayonnement solaire, principal responsable de l infi ltration de la chaleur en été. Les films réflecteurs renvoient les apports solaires excessifs vers l extérieur pour éviter la surchauffe des espaces intérieurs. 20

21 LA QUALITÉ DE MISE EN ŒUVRE La performance d un système d isolation est très fortement liée à la qualité de sa mise en œuvre. Le non respect des prescriptions de pose peut avoir les conséquences suivantes : Un confort intérieur déficient, Des consommations énergétiques excessives, Une dégradation des éléments de structure du bâtiment (accumulation de condensation dans les murs, la charpente, ). Tous les isolants ne se ressemblent pas. Il existe de nombreuses spécificités de pose propres à chaque famille de produits. Pour une efficacité optimum, il est donc impératif de respecter les prescriptions de pose données par les fabricants ainsi que dans les DTU (Documents Techniques Unifiés) et CPT (Cahiers de Prescriptions Techniques), qui définissent les règles de l art pour la bonne exécution des travaux de construction et de rénovation. Dans tous les cas, il est important de réaliser une isolation continue qui permet de réduire les ponts thermiques et les infiltrations d air. 21

22 TENIR COMPTE DU BILAN ÉNERGÉTIQUE DES ISOLANTS Lors du choix d un isolant, on devrait aussi tenir compte de l énergie consommée par sa production, sa distribution, sa mise en œuvre et son recyclage en fin de vie. Car si utiliser 240 mm d isolants épais ne permet guère de réaliser plus d économies d énergie que 120 mm d épaisseur, les répercussions sur le bilan énergétique de l isolant peuvent, elles, être plus que significatives. Des produits plus épais nécessitent plus de matières premières : fondre du verre ou du basalte dans des fours à très haute température, raffiner du pétrole pour obtenir des granulés permettant de produire des isolants par polymérisation, transporter des isolants toujours plus épais, donc toujours plus volumineux, est extrêmement énergivore. Or, cela ne sert à rien d utiliser un isolant plus épais si on consomme pour ce surcroît d épaisseur plus d énergie à produire, transporter, mettre en œuvre et recycler qu on n en économise! Le choix d un isolant doit s intégrer dans une réflexion globale en matière de consommation et de performance énergétique pour obtenir au final, de la production de l isolant à sa fin de vie, un bilan énergétique cohérent et acceptable. QUELQUES PISTES SUPPLÉMENTAIRES Remplacer les fenêtres par des doubles vitrages, Adopter un système de chauffage performant, Opter pour des énergies renouvelables (ex. chauffe-eau solaire). 22

23 Données d entrée de l exemple illustré page 12 Les résultats de l exemple illustré page 12 sont obtenus par la méthode de calcul officielle 3CL-DPE préconisée par le Ministère du Logement pour évaluer la consommation d énergie conventionnelle d un logement ou d un bâtiment. Utilisée par les diagnostiqueurs agréés lors de la réalisation des Diagnostics de Performance Énergétique, cette méthode permet de mesurer l impact de la résistance thermique d un isolant sur la consommation d énergie d un bâtiment. Caractéristiques du bâtiment témoin (données d entrée du 3CL-DPE) Localisation : Paris (75) Surface habitable : 76,5 m² avant rénovation Année de construction : < 1975 Nombre de niveaux chauffés : 1,5 Maison indépendante (pas de mitoyenneté avec un local chauffé) Plancher béton sur vide sanitaire avec isolant sous chape flottante Murs en briques creuses (20 cm) isolés avec un isolant dont on fait varier le R Combles aménagés isolés avec un isolant dont on fait varier le R Fenêtres double vitrage en PVC (surface 12 m²) avec volets, portes en bois opaque pleines (2 m²) Système de chauffage : chaudière à gaz (installation à partir de 2001), incluant un programmateur et des robinets thermostatiques sur chaque radiateur Système d ECS* : chaudière à gaz (installation à partir de 2000), système à accumulation Pas de climatisation. Ventilation naturelle avec entrées d air et grilles d extraction Le gaz est utilisé pour le chauffage, l ECS* et la cuisson Il y a un compteur gaz individuel * Eau Chaude Sanitaire Cet exemple ne porte que sur les matériaux d isolation. N ont pas été prises en compte : les installations d une VMC, de fenêtres à double vitrage, d une chaudière à basse consommation, ni d une source d énergie renouvelable. Ces éléments additionnels auraient amélioré la consommation globale du bâtiment sans en modifier les écarts. 23

24 Bien isoler c est simple! c est! ne pas sur-isoler la toiture en priorité mais isoler progressivement toutes les parois avec un isolant qui fasse l étanchéité en respectant les prescriptions de pose ACTIS S.A. Avenue de Catalogne Limoux FRANCE Tél. : (+33) Fax : (+33) infos@actis-isolation.com pour assurer une bonne qualité de mise en oeuvre. Réf. : PZ395 (04/2011) - Siège social RCS CARCASSONNE