Définition Isolant : Matériau limitant les transferts d énergies entre deux systèmes (cas d un bâtiment : intérieur et extérieur) 1. Il existe différents types d isolants : Synthétiques : ils sont issus de la pétrochimie (polystyrènes, polyuréthanes ), Minéraux : ils sont issus de la fusion de matières minérales comme la silice, les roches volcaniques, etc. (laine de verre, laine de roche) ou de roches chauffées à haute température (perlite et vermiculite), D origine végétale : ils sont issus de la biomasse (bois, lin, chanvre, paille ), D origine animale : laine de mouton, plume de canard, Issus du recyclage : Ils sont issus de la collecte de vêtements ou de journaux (fibres textiles recyclées, ouate de cellulose). Un matériau est dit isolant : - s il est peu conducteur : sa conductivité λ doit être inférieure à 0.065 W/(m.K) Et - si sa résistance donnée par R = e / λ, avec «e» = épaisseur de l isolant, est supérieure à 0.5 m².k/w. En général, les caractéristiques physiques d un matériau isolant sont : Une conductivité comprise entre 0.029 et 0.065 W/m.K Une masse volumique comprise entre 10 kg/m3 et 70 kg/m3 Une chaleur spécifique comprise entre 1000 et 2100 J/kg.K Un coefficient de résistance à la diffusion de vapeur d eau compris entre 1 et 80. Nota : Évolution de la conductivité d un matériau isolant en fonction de sa densité : On s aperçoit que le fait d augmenter la densité diminue la conductivité mais de manière négligeable si l on cherche également l inertie du matériau liée à cette densité - cf. schéma suivant : λ (W/(m. K) 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ρ (kg/m3) 1 : Cf. fiche pédagogique sur l isolation Edition du 20/12/2012 - page 1 / 5
Objectif Comparer les performances hygros des matériaux et non biosourcés en fonction de différents critères : La résistance de la paroi (base de la comparaison : résistance égale quelque soit le type d isolant), Le déphasage 2 Le facteur d amortissement de l onde de chaleur 2 La capacité 2 Les différents matériaux seront étudiés et comparés avec des épaisseurs et résistances similaires. Nota : d autres critères peuvent également être considérés : L analyse de cycle de vie (ACV) L énergie grise Le bilan carbone Le transport Toxicité émissions de COV 3 Acoustique Norme au feu Performances sanitaires et environnementales Etude de cas Origine Synthétique Minérale Végétale Animale Recyclée Polystyrène expansé verre chanvre mouton coton Epaisseur (cm) Conductivité (W/m.K) Masse volumique (kg/m 3 ) Chaleur spécifique (J/kg.K) Résistance à la diffusion de vapeur d eau (sans unité) 10 0.038 15.8 1450 60 10 0.038 13 830 1 10 0.04 25 1370 1 10 0.04 13.5 1600 2 10 0.039 18 1296 2.2 Conditions de l étude Etude des matériaux indépendamment de leur support (la paroi) * : - Comparaison uniquement du matériau isolant - Paroi verticale donnant sur l extérieur - Zone climatique : H2a * : les matériaux seront notés selon des objectifs de performances s hors paroi, faisant abstraction des autres matériaux de la paroi (parements extérieurs et intérieurs), ce qui s'approche d'une paroi dite à isolation répartie (type ossature bois) : Résistance élevée, confort d'été et d'hiver (créer un déphasage élevé et apporter une inertie moyenne). 2 : Ces notions ont été abordées dans les fiches pédagogiques précédentes cf. «Infos et téléchargement/blog» sur www.eztimat.com. 3 : Composé Organique Volatil Edition du 20/12/2012 - page 2 / 5
Résultats Attribution des notes : de 0 à 4 (4 étant pour la meilleure performance). Cas de la diffusion de vapeur d eau : pour le matériau «fermé», nous attribuons un 0 car nous cherchons à optimiser la perspirance des parois opaques pour limiter le risque de condensation 4. En revanche dans certains cas, par exemple une toiture chaude de type terrasse, l objectif sera de faire barrage à la vapeur d eau. Il sera alors plus judicieux d utiliser un matériau «fermé». Résistance (m².k/w) Déphasage (h) Facteur d amortissement (%) Capacité (J/m².K) Diffusion de vapeur d eau Total des points Isolant synthétique 2.80 0.314 99.9 1107 «Fermé» - Note - 3 2 2 0 7 Isolant minéral 2.80 0.148 100 522 «Ouvert» - Note - 0 0 0 4 4 Isolant végétal 2.67 0.448 99.7 1651 «Ouvert» - Note - 4 4 4 4 16 Isolant animal 2.67 0.283 99.9 1043 «Ouvert» - Note - 1 2 1 4 8 Isolant issu du recyclage 2.73 0.312 99.9 1127 «Ouvert» - Note - 2 2 3 4 11 Classement : 1 er : Isolant végétal, 2 nd : Isolant issu de recyclage, 3 ème : Isolant animal, 4 ème : Isolant synthétique, 5 ème : Isolant minéral Interprétation Le matériau d origine végétal présente de meilleurs résultats : déphasage, amortissement et capacité supérieurs. Ceci s'explique de par une masse volumique et une chaleur spécifique plus importantes que les autres matériaux. C est également un matériau «ouvert» à la diffusion de vapeur d eau, il y a donc peu de risque pour que de la condensation se forme dans la paroi 5. Conclusion Pour le cas d une isolation répartie, les matériaux biosourcés permettent : une performance supérieure moins de risque de condensation un gain économique (les meilleures performances s engendrent une diminution de la consommation de chauffage en hiver ou de climatisation en été). Afin de faire le meilleur choix de matériaux, il est important de pouvoir comparer les performances. Pour cela, disposer d un outil de comparaison et d optimisation permet de gagner du temps dans les études mais également d apporter de la crédibilité, par des données techniques et concrètes, pour conseiller certains matériaux. 4 : Fiche pédagogique «Risque de condensation et point de rosée». 5 : A condition que la mise en œuvre soit correctement réalisée et respecte les préconisations du fournisseur. Edition du 20/12/2012 - page 3 / 5
Pour aller plus loin En plus des performances hygros, les matériaux biosourcés présentent des avantages environnementaux et sanitaires intéressants : Bilan Carbone : Le bilan Carbone C correspond à la quantité de carbone stocké par le matériau. matériau On constate que les matériaux ma biosourcés stockent du carbone,, contrairement aux autres matériaux qui en consomment plus qu'ils n'en stockent. stockent Extrait de l ouvrage L isolation écologique de Jean-Pierre Pierre Oliva et Samuel Courgey (Edition Terre vivante) 6 Faible énergie grise (énergie énergie primaire utilisée pour transformer et produire l isolant). l isolant Les es matériaux biosourcés ont une très faible énergie grise, contrairement aux matériaux synthétiques. sy Extrait de l ouvrage L isolation écologique de Jean-Pierre Pierre Oliva et Samuel Courgey (Edition Terre vivante) 6 : Energie primaire : énergie qui n a été soumise à aucun processus de conversion ou de transformation (exemple : gaz naturel, pétrole, charbon, soleil, vent ) Edition du 20/12/2012 - page 4 / 5
Propriétés sanitaires plus avantageuses : Type d isolant Minéral Lors de la mise en œuvre Inhalation des fibres => Risque cancérogène Contact avec la fibre => Risque dermatologique (irritation de la peau) + allergies respiratoires Effet sur la santé Pour les occupants Contact avec la fibre => Risque dermatologique (irritation de la peau) + allergies respiratoires Emission de formaldéhyde et de COV Faible Radioactivité Peu élevée Végétal Inhalation des poussières => essoufflement, oppression et syndrome grippal Inhalation des poussières => essoufflement, oppression et syndrome grippal Animal Inhalation de la poussière de laine => possible inflammation respiratoire Inhalation de la poussière de laine => possible inflammation respiratoire Synthétique Découpe des panneaux à chaud entraine un risque d émanations toxiques => troubles neurologique + irritations respiratoires et oculaires En cas d incendie : fort dégagement de gaz carbonique et de monoxyde de carbone Décroit au cours du temps Données provenant de l ouvrage Le guide de l habitat sain des Docteurs Suzanne et Pierre Déoux (MEDIECO EDITIONS) Nota : Les poussières se propagent principalement par les gaines (électriques principalement), les trappes, les conduits, etc. et se déposent sur le sol. Edition du 20/12/2012 - page 5 / 5