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“1/ U) – (1/he + 1/hi) [m] Pour U = 0,3 W/m²K, di= λi”
- Lattes
- Contre-lattes
- Sous-toiture
- Isolant
- Charpente
- Pare-vapeur
- Finition du plafond
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) |
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| Toiture entre le volume protégé et l’ambiance extérieure ou ensemble de plafond + grenier + toiture. | 0,3 |
Performances thermiques à atteindre : les recommandations
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.
Aujourd’hui, l’optimum se situe à :
U = 0,3 [W/m²K], pour les toitures
Cette valeur permet de satisfaire de manière plus aisée l’exigence de niveau d’isolation globale (K).
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 !
Épaisseur 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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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 œuvre 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
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 (λU) 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 VII de la PEB).
Cas d’une isolation par l’extérieur ou d’une isolation par l’intérieur avec sous-toiture
| Dans les cas d’une Toiture “Sarking”ou d’une isolation par éléments autoportants ou d’une isolation entre chevrons avec sous-toiture, le type d’isolant se choisit comme pour une nouvelle toiture. |
Cas d’une isolation par l’intérieur sans sous-toiture
L’isolant doit être hydrophobe et non capillaire de sorte qu’en cas d’infiltration d’eau, l’eau ne stagne pas et ne pénètre pas dans l’isolant. On évite ainsi qu’il perde sa capacité isolante et qu’il se détériore.
L’isolation entre les chevrons peut se faire avec de la laine minérale, du polystyrène expansé, du polystyrène extrudé ou un isolant biosourcé.
Le polyuréthanne est à éviter en raison de sa sensibilité à l’eau.
- l’efficacité isolante,
- la compatibilité 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.
Les isolants minces réfléchissants ont fait l’objet d’une polémique importante ces dernières années.
Qu’en penser ? Nous reproduisons en annexe le compte-rendu détaillé de l’étude du CSTC à ce sujet, étude confirmée par plusieurs études scientifiques dans divers pays européens. L’affirmation des fabricants d’un équivalent de 20 cm de laine minérale est fantaisiste. Dans le meilleur des cas un équivalent de 4 à 6 cm peut être obtenu, ce qui est insuffisant.
Si ce produit connaît malgré tout un certain succès commercial, c’est parce que sa pose est très rapide (agrafage sous pression), donc intérêt de l’entrepreneur qui en fait la publicité, et que le produit se présente en grandes bandes continues, assurant une très grande étanchéité au passage de l’air, donc impression d’une certaine qualité pour l’occupant.
Si on souhaite les associer à un isolant traditionnel, leur faible perméabilité intrinsèque à la vapeur d’eau les prédispose naturellement à être utilisés comme pare-vapeur (pose du côté chaud) et non comme sous-toiture (risque de condensation en sous-face).
La compatibilité avec les autres éléments
Certains isolants sont incompatibles avec d’autres éléments de la toiture 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
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, 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.
En toiture inclinée, l’isolant de bonne qualité, correctement posé et protégé des agressions extérieures, ne nécessite aucun entretien et sa durée de vie ne pose pas de problème particulier.
Mais toute vie a une fin. Il faut donc être attentif au coût de son remplacement en fin de vie, dont le coût de mise en décharge. Dans le futur, celui-ci risque de croître, notamment pour les mousses synthétiques.
Épaisseur calculée de l’isolant
Remarque : les calculs ci-dessous sont faits avec l’hypothèse que la toiture 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.
Pour assurer l’étanchéité à l’air, il est préférable que la toiture soit équipée d’une sous-toiture. Si elle est rigide, la sous-toiture permet de garantir le contact entre elle et l’isolant et ainsi assurer une meilleure étanchéité à l’air.
Enfin, toujours pour éviter les infiltrations d’air, il est préférable de choisir une finition de type :
- un plafonnage,
- par des plaques de carton-plâtre correctement rejointoyées,
- ou par 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 :
| La résistance thermique totale d’une paroi (Rt) 1/U |
= [1/hi + d1/λ1 + d2/λ2 + … + di/λi + Ru + 1/he] | |
| <=> |
di |
= λi [(1/U) – (1/hi + d1/λ1 + d2/λ2 + … + Ra + 1/he)] |
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où
|
| Exemple.
Le tableau ci-dessous donne les résultats des calculs pour une configuration de toiture sans sous-toiture.
Dans les calculs, l’espace entre les éléments de couverture et la sous-toiture est considérée comme une couche d’air très ventilée. Données concernant les différentes couches : de l’intérieur vers l’extérieur :
(Valeurs extraites de la NBN B 62-002/A1) On a donc pour U = 0,3 et : λi = 0,04 di = λi [(1/U) – (1/hi + d1/λ1 + Ra + 1/hi)] di = 0,04[(1/0,4) – (1/8 + 0,009/0,35 + 0,17 + 1/8)] di = 0,082 m
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| Pour estimer le coefficient de transmission thermique d’une toiture à partir des différentes épaisseurs de matériaux |
Calcul simplifié
La valeur k 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 :
di = λi ((1/ U) – (1/he + 1/hi) [m]
Pour U = 0,3 W/m²K,
di= 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 0.028 W/mK (PUR suivant NBN B 62-002/A1) di = 0.028 x 3.16 = 0.088 m L’épaisseur commerciale : 90 mm ou 40 mm + 50 mm. |
| Pour estimer vous-même, de manière simplifiée, l’épaisseur suffisante d’un isolant |
Conseils généraux de mise en œuvre de la couche isolante
Pour éviter les ponts thermiques, l’isolant doit être placé sur toute la surface de la toiture sans oublier les éventuelles parties verticales ossature-bois, les joues des lucarnes, etc.
> Les joints entre les éléments suivants doivent être bien fermés :
- entre les différents panneaux isolants,
- entre les panneaux isolants et la charpente.
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 de la toiture doit être en contact avec l’isolant des murs extérieurs; dans le cas d’une échelle de corniche, les espaces libres doivent être remplis d’isolant.
- Il doit être dans le prolongement et en contact avec le dormant du châssis muni d’un vitrage isolant.
- Il doit être en contact avec l’isolant autour du conduit de cheminée.
| Pour réaliser correctement le raccordement avec une fenêtre de toiture | |
| Pour réaliser correctement le raccordement avec une cheminée |
> Les panneaux isolants ne peuvent être perforés pour la pose de conduite, etc.
> Il faut protéger et manipuler les panneaux isolants avec précautions pour éviter les écrasements, les déchirures, l’eau, la boue.
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