Coefficient d’isolation thermique

Le coefficient d'isolation thermique est un indicateur clé pour évaluer les performances isolantes des matériaux. Comprendre son importance permet d'optimiser le choix des isolants en construction et rénovation, améliorant ainsi le confort et réduisant les dépenses énergétiques.

Qu'est-ce que le coefficient d isolation thermique ?

Le coefficient d'isolation thermique est un indicateur essentiel pour évaluer la performance énergétique d'un matériau isolant. Il permet de déterminer la capacité d'un matériau à résister au transfert de chaleur, ce qui est crucial pour maintenir une température intérieure confortable tout en réduisant la consommation d'énergie. Comprendre les différents coefficients d'isolation thermique est donc primordial lors du choix des matériaux pour la construction ou la rénovation d'un bâtiment.

La conductivité thermique (lambda λ)

La conductivité thermique, représentée par le symbole lambda (λ), mesure la capacité d'un matériau à conduire la chaleur. Elle s'exprime en watts par mètre-kelvin (W/m.K). Plus la valeur de lambda est faible, plus le matériau est isolant. Par exemple, la laine de verre a une conductivité thermique d'environ 0,04 W/m.K, tandis que le béton a une valeur de lambda d'environ 1,75 W/m.K.

La résistance thermique (R)

La résistance thermique, notée R, indique la capacité d'un matériau à résister au flux de chaleur. Elle dépend de l'épaisseur du matériau et de sa conductivité thermique. La résistance thermique s'exprime en mètres carrés-kelvin par watt (m².K/W). Plus la valeur de R est élevée, plus le matériau est isolant. Pour calculer la résistance thermique, on divise l'épaisseur du matériau (en mètres) par sa conductivité thermique (lambda).

R = épaisseur (m) / lambda (W/m.K)

Ainsi, pour une couche de laine de verre de 10 cm (0,1 m) avec une conductivité thermique de 0,04 W/m.K, la résistance thermique serait :

R = 0,1 m / 0,04 W/m.K = 2,5 m².K/W

La transmission thermique (U)

Le coefficient de transmission thermique, ou valeur U, mesure la quantité de chaleur qui traverse une paroi (mur, toit, fenêtre) en une seconde, par mètre carré de surface et pour une différence de température de 1 kelvin entre l'intérieur et l'extérieur. Il s'exprime en watts par mètre carré-kelvin (W/m².K). Contrairement à la résistance thermique, plus la valeur U est faible, plus la paroi est isolante. La valeur U est l'inverse de la somme des résistances thermiques des différentes couches qui composent la paroi, en tenant compte des résistances superficielles intérieure et extérieure.

U = 1 / (Rsi + R1 + R2 + ... + Rn + Rse)

Où Rsi et Rse sont les résistances superficielles intérieure et extérieure, et R1, R2, ..., Rn sont les résistances thermiques des différentes couches de la paroi.

Les différents types de coefficients d isolation thermique

Pour bien choisir les matériaux d'isolation thermique lors d'une construction ou d'une rénovation, il est essentiel de comprendre les différents coefficients qui permettent de mesurer leur performance. Ces indicateurs clés sont le coefficient U, le coefficient R et le coefficient K.

Le coefficient U : évaluer la déperdition thermique d'une paroi

Le coefficient U, aussi appelé coefficient de transmission thermique, s'exprime en W/m².K. Il correspond à la quantité de chaleur traversant une paroi d'un mètre carré de surface pour une différence de température de 1 Kelvin entre l'intérieur et l'extérieur. Plus le coefficient U est faible, plus la paroi est isolante. Par exemple, selon la réglementation thermique française RT 2012, le coefficient U maximum pour une paroi donnant sur l'extérieur est fixé à 0,36 W/m².K en zone H1a (climat froid) et à 0,40 W/m².K en zone H3 (climat méditerranéen).

Le coefficient R : mesurer la résistance thermique d'un matériau

Le coefficient R caractérise la résistance thermique d'un matériau. Il s'exprime en m².K/W et dépend de l'épaisseur du matériau et de sa conductivité thermique (lambda λ). Plus le coefficient R est élevé, plus le matériau est isolant. La réglementation thermique impose des valeurs minimales de résistance pour différentes parties d'une maison :

• R ≥ 3,7 m².K/W pour les murs en façade ou en pignon
• R ≥ 4,5 m².K/W pour les toitures terrasses
• R ≥ 6,0 m².K/W pour les rampants de toiture et plafonds de combles aménagés
• R ≥ 7,0 m².K/W pour les planchers de combles perdus

Le coefficient K : évaluer la conductivité thermique d'un matériau

Le coefficient K, ou conductivité thermique, est une caractéristique intrinsèque du matériau. Noté lambda (λ), il s'exprime en W/m.K et représente la quantité de chaleur traversant un matériau d'un mètre d'épaisseur sur une surface d'un mètre carré avec une différence de température de 1 Kelvin entre ses deux faces. Plus le lambda est faible, plus le matériau est isolant.

Quelques valeurs de conductivité thermique courantes :

Matériau	Conductivité thermique λ (W/m.K)
Laine de verre	0,030 à 0,040
Polystyrène expansé	0,030 à 0,040
Polyuréthane	0,025 à 0,030
Laine de bois	0,038 à 0,042

En maîtrisant ces trois coefficients essentiels, vous serez en mesure de sélectionner les matériaux d'isolation les plus performants et adaptés à votre projet, tout en respectant les exigences réglementaires en vigueur.

Comment mesurer et calculer le coefficient d isolation thermique

Le coefficient d'isolation thermique est un indicateur clé pour évaluer la performance énergétique d'un bâtiment. Pour obtenir sa valeur, il est nécessaire de mesurer et calculer différents paramètres. Nous allons voir en détail comment procéder et quels sont les outils et méthodes utilisés.

Mesurer la résistance thermique avec la formule R = e / λ

La résistance thermique d'un matériau isolant se calcule à partir de son épaisseur e (en mètres) et de sa conductivité thermique λ (en W/m.K). La formule est la suivante :

R = e / λ

Prenons l'exemple d'une laine de verre de 100 mm d'épaisseur avec un lambda de 0,040 W/m.K :

R = 0,1 / 0,040 = 2,5 m².K/W

Cela signifie que pour 1 m² de paroi isolée avec 10 cm de cette laine de verre, la résistance thermique sera de 2,5 m².K/W.

Autres exemples de calcul

• Polystyrène expansé de 120 mm avec λ = 0,030 W/m.K : R = 0,12 / 0,030 = 4 m².K/W
• Ouate de cellulose de 200 mm avec λ = 0,039 W/m.K : R = 0,2 / 0,039 = 5,13 m².K/W

Les outils de mesure

Pour mesurer la conductivité thermique d'un matériau, on utilise généralement un débitmètre thermique. Cet appareil permet de déterminer le flux de chaleur qui traverse l'échantillon testé. La mesure s'effectue en laboratoire selon des protocoles normalisés. Il existe également des sondes qui peuvent être insérées directement dans la paroi pour mesurer sa résistance thermique in situ. Ces outils sont cependant moins précis qu'une mesure en laboratoire.

Réglementation thermique et aides financières

En France, la RT 2012 fixe des seuils minimaux de performance énergétique pour les bâtiments neufs. Pour les rénovations, ce sont les exigences du crédit d'impôt et des certificats d'économie d'énergie qui s'appliquent :

Paroi	Résistance thermique minimale
Murs	3,7 m².K/W
Toitures	6 m².K/W
Planchers	3 m².K/W

Pour bénéficier des aides, il faut donc veiller à ce que les matériaux isolants mis en œuvre permettent d'atteindre ces valeurs cibles de résistance thermique.

Les matériaux d isolation thermique et leurs performances

Le choix d'un matériau d'isolation thermique est crucial pour garantir une performance énergétique optimale de votre habitation. Chaque isolant possède ses propres caractéristiques techniques qui déterminent son efficacité. Découvrons ensemble les différents types d'isolants thermiques et comparons leurs performances.

Les isolants traditionnels

Parmi les isolants traditionnels, on retrouve les laines minérales de roche ou de verre. Ces matériaux fibreux offrent une conductivité thermique relativement faible, avec un lambda compris entre 0,030 et 0,040 W/m.K. Pour atteindre une résistance thermique R de 7 m²K/W, il faudra prévoir une épaisseur d'environ 25 à 30 cm. Leur coût est généralement abordable, autour de 10 à 20 € par m² pour cette performance.

Les isolants écologiques

De plus en plus plébiscités, les isolants écologiques comme le liège expansé, la ouate de cellulose, le chanvre ou encore la fibre de bois présentent d'excellentes performances thermiques. Leur conductivité se situe entre 0,035 et 0,045 W/m.K. Une épaisseur de 20 à 30 cm sera nécessaire pour un R de 7. Côté budget, comptez entre 20 et 40 € par m² en moyenne. Les isolants d'origine végétale ont l'avantage d'offrir un très bon déphasage thermique. Cela signifie qu'ils permettent de décaler dans le temps la transmission de la chaleur, améliorant ainsi le confort d'été en évitant les surchauffes. De plus, ces matériaux perspirents facilitent l'évacuation de l'humidité.

Les isolants innovants

Enfin, les isolants dits "innovants" comme les isolants minces et synthétiques se démarquent par leur performance thermique élevée malgré une faible épaisseur. Les isolants minces affichent un lambda autour de 0,020 W/m.K. Ainsi, 15 cm suffisent pour un R de 7. Quant aux isolants synthétiques comme le polyuréthane, leur conductivité descend jusqu'à 0,022 W/m.K. Comptez environ 50 à 70 € par m² pour ces solutions haute performance.

Tableau comparatif des isolants thermiques

Type d'isolant	Lambda (W/m.K)	Épaisseur pour R=7	Coût indicatif (€/m²)
Laine de verre	0,030 à 0,040	25 à 30 cm	10 à 20 €
Laine de roche	0,035 à 0,040	25 à 30 cm	15 à 25 €
Liège expansé	0,035 à 0,045	25 à 30 cm	20 à 30 €
Ouate de cellulose	0,037 à 0,042	25 à 30 cm	15 à 25 €
Chanvre	0,040 à 0,046	25 à 30 cm	25 à 40 €
Isolant mince	0,020	15 cm	50 à 70 €
Polyuréthane	0,022 à 0,030	15 à 20 cm	30 à 50 €

Le choix de votre isolant thermique dépendra de vos objectifs de performance, de votre budget mais aussi de vos convictions écologiques. N'hésitez pas à vous faire conseiller par un professionnel pour trouver la solution la mieux adaptée à votre projet.