Sommaire
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“1/ U) – (1/he + 1/hi) [m] Pour U = 0,3 W/m²K, ei = λi”
Performances thermiques à atteindre – la réglementation
Outre un niveau de performance global à atteindre (Kglobal ou Be 450), la réglementation wallonne en matière d’isolation exige des valeurs maximales pour le coefficient de transmission thermique (Umax) des parois faisant partie de la surface de déperdition.
En rénovation, ces valeurs doivent être respectées pour toute paroi qui fait l’objet d’une reconstruction ou qui est ajoutée.
Il se peut également que ces valeurs (ou même des valeurs plus sévères) doivent être atteintes, et ce même si un mur n’est pas directement touché par la rénovation, lorsqu’il y a changement d’affectation du bâtiment, de manière à atteindre le niveau global d’isolation (Kglobal ou Be 450).
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Élément de la surface de déperdition |
Umax (W/m²K) (Annexe C1 de la PEB) |
| Toiture entre le volume protégé et l’ambiance extérieure ou ensemble de plafond + grenier + toiture. | 0,3 |
Performances thermiques à atteindre – les recommandations
Si l’on s’en tient à la réglementation, un coefficient de transmission thermique U (anciennement k) de 0,3 [W/m²K] est requis pour les toitures. Mais il faut comprendre cette valeur comme l’exigence de qualité minimale à respecter, sorte de garde fou que la Région a voulu imposer aux constructeurs.
En pratique, l’épaisseur est le résultat d’un compromis :
- Plus on isole, plus la consommation diminue (chauffage et climatisation), et avec lui le coût d’exploitation du bâtiment.
- Plus on isole, plus le coût d’investissement augmente.
Quelques considérations complémentaires :
- Ci-dessus, nous avons suivi une logique de rentabilité financière. Si une logique de rentabilité écologique était prise, la lutte contre 2>le CO2 nous pousserait vers une isolation plus forte !
- Maintenir 20°C dans un bâtiment, c’est un peu comme maintenir un niveau de 20 cm d’eau dans un seau troué. Aux déperditions du bâtiment correspondent des fuites dans la paroi du seau . En permanence nous injectons de la chaleur dans le bâtiment. Or, si en permanence on nous demandait d’apporter de l’eau dans le seau pour garder les 20 cm, . notre premier réflexe ne serait-il pas de boucher les trous du seau ?
- Expliquez aux Scandinaves, aux Suisses ,. que nous hésitons entre 6 et 8 cm d’isolant, vous les verrez sourire, eux qui placent couramment 20 cm de laine minérale, sans état d’âme !
Epaisseur de l’isolant pour atteindre les performances recommandées :
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À droite : Épaisseur d’isolant nécessaire pour atteindre U = 0.3 W/m²K dans le cas d’une toiture inclinée de référence en fonction de la conductivité thermique (λ) ou du type d’isolant choisi (les intervalles de valeurs pour chaque isolant correspondent aux valeurs certifiées). À gauche : Détail technique de la toiture inclinée prise comme référence. |
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Les isolants considérés ici sont ceux qui sont habituellement retenus lors de la réalisation d’une toiture inclinée.
Pourquoi une isolation plus poussée en toiture que dans les murs ?
Si la température extérieure est cette fois identique dans les 2 cas, le placement de l’isolant en toiture est plus facile à mettre en ouvre en forte épaisseur. Le coût est proportionnellement moindre. La rentabilité de la surépaisseur est meilleure.
Pourquoi une isolation moins poussée sur le sol ?
En hiver la température du sol est plus élevée que la température extérieure. La “couverture” peut donc être moins épaisse.
Type d’isolant
Les matériaux isolants peuvent présenter différentes formes, raideurs et résistances à la compression :
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Formes |
Matériaux |
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Matelas semi-rigide ou souple : |
La laine de roche, la laine de verre, les fibres traitées organiques (chanvre, …) ou animales (laine, ….) … |
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Panneaux rigides : |
La mousse de polyuréthane, de polystyrène expansé ou extrudé, le verre cellulaire, les panneaux organiques (fibre de bois avec liant bitumineux ou caoutchouc, …), le liège … |
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Les flocons ou granulés : |
Les granulés de perlite ou de vermiculite, les granulés de polystyrène expansé, les granulés de liège, les flocons de laine minérale insufflés, les flocons de papier recyclé … |
L’isolant doit bénéficier d’un agrément technique certifiant ses qualités et sa compatibilité avec l’usage qui en est fait. La valeur de calcul de la conductivité thermique (λ U) d’un isolant possédant ce type d’agrément est connu avec précision. Il est certifié par le fabricant. Il est régulièrement vérifié par des essais. Il peut être utilisé pour calculer les performances de la paroi à la place des coefficients moins favorables tabulées dans les normes (Annexe B1 de la PEB).
- l’efficacité isolante,
- l’adéquation avec le support,
- le comportement au feu,
- le prix.
C’est au concepteur de choisir ceux qui sont prioritaires.
L’efficacité isolante
La valeur isolante du matériau dépend de son coefficient de conductivité thermique λ . Plus sa conductivité est faible, plus l’isolation sera efficace et donc plus l’épaisseur nécessaire à mettre en œuvre sera réduite. Le matériau doit également conserver une efficacité suffisante dans le temps.
L’adéquation avec le support
- s’intercale facilement dans les espaces qui lui sont réservés (pose entre les gîtes);
- calfeutre correctement les raccords (autour de l’isolant);
- ne résiste pas à la compression (non circulable).
Un isolant souple :
- peut suivre la forme très compliquée d’un plancher (contournement des gîtes);
- s’intercale facilement dans les espaces qui lui sont réservés (pose entre les gîtes);
- calfeutre correctement les raccords (autour de l’isolant);
- ne résiste pas à la compression (non circulable);
- doit être supporté (par le plafond).
Un isolant rigide :
- résiste mieux à la compression (peut éventuellement supporter une aire de foulée);
- calfeutre moins facilement (entre les gîtes ou lambourdes);
- s’adapte plus difficilement à des formes compliquées.
Les flocons ou granulés :
- s’intercalent facilement dans les espaces qui leur sont réservés (pose entre les gîtes);
- calfeutrent correctement les raccords (autour de l’isolant);
- ne résistent pas à la compression (non circulable);
- doivent être supporté (par le plafond);
- se déplacent facilement.
Le choix de l’isolant dépend des caractéristiques énumérées ci-dessus et du modèle d’isolation choisi en fonction du type de plancher (lourd ou léger).
Plancher lourd
Le plancher lourd sera idéalement isolé par le haut afin de lui maintenir une température constante. On évite ainsi des contraintes internes dans la structure et les désordres qu’elles risquent de provoquer. Le volume protégé profite également de l’inertie thermique importante du plancher lourd.
Non circulable
Si le plancher ne doit pas être circulable, tous les isolants en matelas ou en panneaux conviennent.
Si, en outre, la face supérieure du plancher est compliquée ou irrégulière, on préférera les matelas d’isolant souples qui épousent mieux la forme.
Les matelas souples seront idéalement enveloppés d’un papier perméable à la vapeur qui le protège de la poussière.
Circulable
Si le plancher doit être circulable, tous les panneaux rigides conviennent à condition que leur résistance à l’écrasement soit compatible avec les surcharges prévues.
Ils seront ensuite couverts par des plaques de protection constituant l’aire de foulée.
Ces panneaux rigides ne nécessitant pas de lambourdes pour porter l’air de foulée, les ponts thermiques sont évités.
Si pour des raisons économiques ou de protection au feu un isolant semi-rigide ou souple devait être posé, il le serait entre lambourdes. (voir plancher léger, isolation entre gîtes).
Plancher léger
Non circulable, avec plafond mais sans plaque supérieure existante
Isolation sur le plafond entre les gîtes
On utilisera idéalement des matelas rigides ou semi-rigides car ils sont faciles à ajuster et à calfeutrer.
On peut également utiliser des flocons ou granulés. Ils sont plus faciles à poser mais risquent d’être déplacés avec le temps par des facteurs mécaniques extérieurs (vent, circulation intempestive, rongeurs, oiseaux, …)
Dans les deux cas, la pose d’un pare-vapeur est difficile.
Isolation autour des gîtes
On utilisera exclusivement un matelas souple épousant bien la forme du support. Les matelas souples seront idéalement enveloppés d’un papier perméable à la vapeur qui le protège de la poussière.
Non circulable, sans plafond mais avec plaque supérieure existante
Isolation sur le plafond entre les gîtes
On utilisera idéalement des matelas rigides ou semi-rigides car ils sont faciles à ajuster et à calfeutrer.
Isolation au-dessus du plancher
Si le plancher ne doit pas être circulable, tous les isolants en matelas ou en panneaux conviennent.
Si on utilise des panneaux suffisamment résistants, ceux-ci peuvent être recouverts ultérieurement d’une aire de foulée et le plancher des combles serait ainsi rendu circulable, si nécessaire.
Dans ce cas, il ne faut pas oublier de prévoir le pare-vapeur éventuellement requis.
Non circulable, avec plafond et avec plaque supérieure existante
Isolation sur le plafond entre les gîtes
On insuffle des flocons ou granulés d’isolant entre les gîtes, dans l’espace situé entre le plafond et le plancher.
Isolation au-dessus du plancher
Si le plancher ne doit pas être circulable, tous les isolants en matelas ou en panneaux conviennent.
Si on utilise des panneaux suffisamment résistants, ceux-ci peuvent être recouverts ultérieurement d’une aire de foulée et le plancher des combles serait ainsi rendu circulable, si nécessaire.
Dans ce cas, il ne faut pas oublier de prévoir le pare-vapeur éventuellement requis.
Circulable
Le plancher léger circulable sera généralement isolé dans son épaisseur pour des raisons d’économies d’espace et de matériaux.
Dans ce cas, on utilisera idéalement des matelas rigides ou semi-rigides car ils sont faciles à ajuster et à calfeutrer. On les posera par le haut ou par le bas si respectivement l’aire de foulée ou le plafond n’existent pas encore.
Lorsque le plafond est posé, on peut utiliser des flocons ou granulés d’isolant, éventuellement insufflés si l’aire de foulée existe déjà.
Dans certains cas, pour des raisons de facilité, ou lorsqu’il n’y a pas de plafond ou lorsque des appareils volumineux sont encastrés dans celui-ci, on pose l’isolant sur une plaque de support reposant sur le gîtage.
Tous les panneaux rigides conviennent à condition que leur résistance à l’écrasement soit compatible avec les surcharges prévues.
Ils seront ensuite couverts par des plaques de protection constituant l’aire de foulée.
Ces panneaux rigides ne nécessitant pas de lambourdes pour porter l’air de foulée, les ponts thermiques sont évités.
Si pour des raisons économiques ou de protection au feu un isolant semi-rigide ou souple devait être posé, il le serait entre lambourdes. (Voir plancher léger, isolation entre gîtes).
Attention !
Certains isolants sont incompatibles avec d’autres éléments du plancher en contact avec l’isolant.
Par exemple, les mousses de polystyrène sont attaquées par les agents d’imprégnation du bois à base huileuse et par certains bitumes, par les solvants et les huiles de goudron.
Le comportement au feu
Lorsque le support résiste mal au feu (plancher en bois, tôles profilées métalliques), l’inflammabilité de l’isolant joue un rôle important.
Suivant le degré de sécurité que l’on souhaite atteindre, en fonction de la valeur du bâtiment et de son contenu, de son usage, de sa fréquentation, etc., on déterminera le degré d’inflammabilité acceptable pour l’isolant.
Le verre cellulaire et la laine de roche sont ininflammables. Les panneaux à base de mousse résolique ou de polyisocyanurate ont un bon comportement au feu.
Les mousses de polystyrène et de polyuréthane sont inflammables et résistent mal à la chaleur.
La chaleur produite par les spots peut dégrader ces mousses et provoquer des incendies. Si des spots doivent être placés à proximité du panneau isolant (solution à éviter), les mousses doivent être protégées en interposant des boucliers thermiques efficaces.
On veillera également à ce que ce matériau ne dégage pas de gaz toxique lorsqu’il est exposé à la chaleur d’un incendie. C’est notamment le cas de mousses auxquelles ont été rajoutés des moyens retardateurs de feu.
Le prix
“Le nerf de la guerre…!”
A performance égale on choisira le matériau le moins cher. Il faut cependant raisonner en coût global, et tenir compte, non seulement du coût de l’isolant mais aussi de sa mise en œuvre.
Lorsqu’ils sont posés dans les planchers, les isolants correctement posés et protégés des agressions extérieures, ne nécessitent aucun entretien et leurs durées de vie ne posent pas de problème particulier.
Épaisseur calculée de l’isolant
Les calculs ci-dessous sont faits avec l’hypothèse que le plancher est étanche à l’air. Dans le cas contraire, les mêmes épaisseurs d’isolant peuvent mener à une valeur U (anciennement k) 2,5 fois plus élevée que celle prévue.
Un plancher lourd ne pose généralement pas de problème de courant d’air.
Pour éviter les courants d’air à travers les planchers légers on choisira une finition inférieure de type :
- plafonnage;
- plaques de carton-plâtre correctement rejointoyées;
- ou des panneaux de fibres de bois liées au ciment, avec enduit.
Le plafond n’est, par contre, pas rendu étanche par une finition en lambris ou planchettes.
Il ne l’est, bien sûr, pas non plus dès que la finition intérieure est perforée pour des canalisations électriques ou pour une autre raison. Si le passage de canalisation est nécessaire, celles-ci passeront dans un vide technique aménagé entre un écran à l’air et la finition intérieure.
Calcul précis
L’épaisseur “di” de l’isolant se calcule par la formule suivante :
|
1/U |
= [1/hi + d1/λ1 + d2/λ2 + … + di/λi + Ru + 1/he] | |
| <=> | di | = λi [(1/U) – (1/hi + d1/λ1 + d2/λ2 + … + Ru + 1/he)] |
|
où,
|
Le tableau ci-dessous donne les résultats des calculs pour des toitures sans sous-toiture et pour différents modèles d’isolation de plancher.
+ |
Valeur U sans isolation [W/(m² x K)]
|
Epaisseur (en mm) d’isolant nécessaire pour obtenir :
U < 0,4 W/(m² x K) |
Epaisseur (en mm) d’isolant nécessaire pour obtenir :
U < 0,3 W/(m² x K) |
||||
| plancher : |
0.045 |
PUR
0.035 |
XPS
0.040 |
MW, EPS
0.045 |
PUR
0.035 |
XPS
0.040 |
|
| Plancher léger étanche à l’air; sans aire de foulée.
|
4 | > 101 | > 79 | > 90 | > 139 | > 108 | > 123 |
| Plancher léger étanche à l’air; avec aire de foulée.
|
1.8 | > 88 | > 68 | > 78 | > 125 | > 97 | > 111 |
Plancher lourd étanche à l’air.  |
3.3 | > 99 | > 77 | > 88 | > 136 | > 106 | > 121 |
Calcul simplifié
La valeur U d’une toiture est presque uniquement déterminée par la couche isolante. Pour simplifier le calcul, on peut négliger la résistance thermique des autres matériaux.
La formule devient alors :
ei = λi ((1/ U) – (1/he + 1/hi) [m]
Pour U = 0,3 W/m²K,
| ei | = λi ((1/ 0,3) – (1/23 + 1/8 )) m |
|
= λi x 3,16 [m] |
L’épaisseur ne dépend plus que du choix de l’isolant et de son λ i.
L’épaisseur ainsi calculée doit être adaptée aux épaisseurs commerciales existantes.
| Exemple.
Si l’isolant choisi est la mousse de polyuréthane (PUR) Son λi vaut 0.039 W/mK (suivant NBN B62-002) ei = 0.039 x 3.16 = 0.12324 m L’épaisseur commerciale : 13 cm (par exemple : 6 + 7 cm). |
| Pour estimer vous-même, de manière simplifiée, l’épaisseur suffisante d’un isolant, cliquez ici ! |
Conseils généraux de mise en œuvre de la couche isolante
> L’isolant est mis en œuvre conformément aux prescriptions de son agrément technique.
> L’isolant doit être placé sur toute la surface du plancher sans oublier les éventuelles parties verticales, les trapes d’accès, etc.
> Les joints entre les différents panneaux isolants et entre les panneaux isolants et les gîtes (planchers légers) doivent être bien fermés.
Pourquoi ?
L’air chauffé à l’intérieur d’un bâtiment se dilate. Il devient ainsi plus léger et monte. Il est alors remplacé par de l’air plus froid qui se réchauffe à son tour. Il s’établit ainsi une circulation d’air dans le local. C’est la convection. Dans une toiture, le même phénomène de rotation de l’air peut se développer autour des panneaux isolants si les joints ne sont pas fermés correctement. Il s’en suit des pertes de chaleur importantes et des risques de condensation dus à la vapeur d’eau dans l’air.
> Pour la même raison que ci-dessus et pour éviter les ponts thermiques, l’isolation de l’enveloppe doit être continue. La couche isolante de la toiture doit être raccordée avec les couches isolantes des autres parois du volume protégé. Par exemple :
- L’isolant du plancher doit être en contact avec l’isolant des murs extérieurs et des éventuels murs intérieurs du grenier;
- Il doit être dans le prolongement et en contact avec le dormant du trapillon isolant des accès.
- Il doit être en contact avec l’isolant autour du conduit de cheminée.
> Les panneaux isolants ne peuvent être perforés pour la pose de conduite, etc.
> Les panneaux isolants doivent être protégés et manipulés avec précaution pour éviter les écrasements, les déchirures, l’eau, la boue.
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