Date :

  • Janvier 2009

Auteur :

  • B.J., corrigé par Arnaud Evrard et Sophie Trachte

Notes :

  • Conforme à la mode PEB août 2008
  • En attente des droits de publications des photos issues du livre de Oliva.
  • 26-03-2009 : Application des nouveaux styles de mise en page. Julien.

Source :

  • IBGE, Infos fiches-éco-construction, Mat05, Isolation thermique : Choisir des matériaux sains et écologiques. Consultable dans la farde ENERGIE+2008ISOLATION1
  • Réseau éco-consommation, fiche n°79, Les matériaux d’isolation : les connaître pour bien les choisir. Consultable dans la farde ENERGIE+2008ISOLATION1
  • Une isolation plus saine, conseil et fiches matériaux, de www.pie.dromenet.org. Consultable dans la farde ENERGIE+2008ISOLATION1

Antidote :

  • Oui

Photo : Aline Branders.

Pour s’inscrire dans une démarche d’éco-construction, il est nécessaire de ne pas choisir un isolant uniquement sur base de ses propriétés thermiques, techniques et économiques.
Il y a lieu d’évaluer son impact environnemental (et sur la santé) tout au long de sa vie :

  • en tenant compte de l’énergie grise (renouvelable et non renouvelable) consommée sur l’ensemble de son cycle de vie (traitement en fin de vie inclus) ;
  • en tenant compte des différentes émissions (gaz à effet de serre, gaz acidifiant, gaz à formation d’ozone…) sur l’ensemble du cycle de vie, qui auront un impact sur l’environnement et la santé ;
  • en tenant compte des matières premières et de l’eau consommée ;
  • en tenant compte des substances nocives utilisées lors de la fabrication et pendant la mise en œuvre (solvants, COV…) ;
  • en estimant les émissions de composés organiques volatiles (COV), formaldéhydes et autres produits nocifs durant sa vie en œuvre ;
  • en appréciant les possibilités de recyclage pour la phase de déconstruction.

La prise en compte de tous ces paramètres conduit à l’utilisation d’isolants dits « écologiques ».

De l’approche classique à l’éco-construction

Certaines lignes directrices simples, énoncées dans le tableau suivant, permettent d’évoluer vers une démarche éco-constructive en partant d’une approche tout à fait classique.

Déconseillé Les isolants minces réfléchissants. Ces isolants sont difficiles à mettre en œuvre, leurs performances  sont réduites et il est très difficile de les recycler (assemblage de plusieurs matériaux)
Minimum Eviter les isolants synthétiques (mousses de polyuréthane, de polystyrène…) autant que possible. Dans les situations où ces isolants ne s’imposent pas, leur préférer les laines végétales et animales, les laines minérales, ou le verre cellulaire.
Conseillé Choisir des matériaux naturels à la place des matériaux courants : laines végétales ou animales et isolants à base de cellulose, de liège, de chanvre ou d’autres sources renouvelables…

Mais attention, beaucoup de ces isolants ne possèdent pas d’agrément technique belge ou européen

Tableau inspiré de la fiche « Matériaux d’isolation thermique : Choisir des matériaux sains, avec un écobilan favorable » de l’IBGE.

Les types d’isolants écologiques classiques

Isolants à base de cellulose

Isolants à base de papier recyclé, leur conductivité est comparable à celle des laines minérales. Ce matériau possède la caractéristique de pouvoir absorber la vapeur d’eau et permet ainsi de réguler l’humidité. Son absorption acoustique est excellente.
Un traitement au sel de bore protège ces isolants des attaques d’insectes, des champignons et du feu.
Les flocons de cellulose sont soufflés sous pression soit dans des caissons fermés soit sur des surfaces horizontales. Certains critères ont été définis afin de garantir le non-tassement ultérieur des flocons dans les caissons.
Ces isolants à base de cellulose existent aussi sous forme de panneaux semi-rigides ou flexibles. Ils sont utilisés pour l’isolation des sols, des toitures, des cloisons légères et des murs à ossature bois.

     

Panneaux de cellulose (doc. Homatherm) et flocons de cellulose humidifiées et projetés.

Jean-Pierre Oliva , L’isolation écologique, conception, matériaux, mise en œuvre, éditions Terre vivante, 2001.

Isolant sous forme de laine d’origine végétale ou animale

Il existe de nombreux types de laine végétale ou animale disponibles en vrac, en feutre fin,  en rouleaux ou en panneaux semi-rigides. On trouve par exemple des laines en fibre de coco, de lin, de chanvre, de bois ou en mouton. Certains de ces isolants reçoivent un traitement au sel de bore qui les protège des attaques d’insectes, des champignons et du feu.
Ils possèdent la capacité d’absorber et de restituer l’humidité, remplissant ainsi la fonction de régulateur d’humidité.
De par leur caractère fibreux, ces isolants possèdent aussi de très bonnes caractéristiques acoustiques.
Certains offrent une meilleure résistance à l’humidité, comme ceux à base de fibre de coco, et peuvent donc être utilisés pour calfeutrer les ouvertures (raccords châssis-maçonnerie) ou être placé dans des endroits soumis à une humidité particulièrement élevée.

Laine de lin en vrac, laine de lin en rouleaux et laine de lin en panneaux (doc. Textinap).

Laine de chanvre en rouleaux (doc. LCDA) et laine de chanvre en panneaux semi-rigides (doc. Haga).

Noix de coco sciée et panneaux et rouleaux de laine de coco (doc. EMFA).

Jean-Pierre Oliva , L’isolation écologique, conception, matériaux, mise en œuvre, éditions Terre vivante, 2001.
Les panneaux de fibre de bois sont fabriqués à partir de déchets de scierie. Les fibres sont agglomérées par leur propre résine (procédé de fabrication humide) ou par de la colle (procédé à sec). Lorsque ce second procédé est utilisé, les panneaux ne sont pas recyclables. Lorsque plusieurs panneaux sont collés ensemble pour obtenir une plus grosse épaisseur d’isolant, de la colle est utilisée. Les panneaux sont perméables à la vapeur, ils complètent très bien les autres isolants.

Panneaux de bois feutré (doc. Pavatex).

Jean-Pierre Oliva , L’isolation écologique, conception, matériaux, mise en œuvre, éditions Terre vivante, 2001.

Isolant à base de minéraux

Les isolants minéraux (hors laines) sont généralement considérés comme isolants écologiques.

Le liège

Provient de l’écorce du chêne-liège. Les écorces sont réduites en grains qui peuvent être ensuite agglomérés à chaud par la résine du liège. Il existe en vrac ou en panneau. Il peut donc être insufflé dans les planchers existants.
Certains panneaux sont renforcés avec des colles synthétiques et dégagent du formaldéhyde : à éviter !
Cet isolant possède une bonne résistance à l’humidité, est  imputrescible et difficilement inflammable.
Le principal problème, en plus de son coût élevé, réside dans sa disponibilité.

Liège.

Les matériaux chaux-chanvre

Composé d’un mélange de liant à base de chaux aériennes (CL90-S) et de copeaux de chanvre cet isolant peut servir pour isoler les murs, le toit, les sols, en adaptant simplement les mélanges. Actuellement l’usage le plus fréquent du chaux-chanvre est le remplissage des murs à ossature bois (30 cm) ou d’enduits isolants (10 cm) sur un support existant.
Son coefficient d’isolation est proche de celui du bois massif (λ = ± 0.1), mais le matériau possède d’importantes qualités du point de vue de l’inertie thermique et de la régulation de la vapeur d’eau.
De plus, son cycle de vie est souvent pris en exemple : faible énergie grise, stockage de CO2, recyclable, matière première locale …

La paille

La paille sous forme de ballot compressé est utilisée depuis très longtemps  comme isolant à part entière ou au sein d’une structure propre. Aujourd’hui, elle est  de plus en plus documenté, référence et normalisé comme système de construction et comme isolant reconnu.
Le ballot de paille n’a pas des caractéristiques thermiques homogènes. L’orientation de ses fibres par rapport au flux de chaleur va impacter sur sa conductivité thermique. Celle-ci sera plus faible si les fibres sont perpendiculaires au flux (λ d’environ 0,05) et plus élevés si les fibres sont parallèles aux flux (λ variant autour de 0,07… 0,08). Il est en plus nécessaire de s’assurer des ballots de pailles de qualité pour rencontrer les exigences du monde de la construction.
Toutefois, suite à l’étude de construction paille en occupation, il a été montré que si elle est correctement mise en œuvre et à l’abri de pluies battantes, les risques de dégradations à long terme sont négligeables et la paille comme isolant est capable d’apporter de bonnes performances thermiques ainsi que les conforts d’été et d’hiver attendus.
En outre, la paille n’a pas seulement un rôle isolant, le ballot de paille peut également servir de support à un enduit voir de structure en soi sans en altérer ses caractéristiques. Ainsi, combiner plusieurs de ces rôles (isolant et mécanique et/ou structurel) permet de diminuer le bilan écologique de la paroi. Attention cependant, à utiliser une paille provenant de culture durable.
La recherche www.apropaille.be qui réunit le monde pas si petit que ça de la paille en Belgique.

Performances des isolants « écologiques »

La performance thermique des isolants est renseignée par la valeur de la conductivité thermique  (λ). Plus celle-ci est élevée, moins le matériau sera isolant. Mais cela ne veut pas dire qu’il faut nécessairement abandonner l’utilisation d’un matériau qui aurait un λ élevé. En effet, il suffit d’augmenter l’épaisseur de la couche isolante pour obtenir une performance thermique globale équivalente!
Pour choisir son isolant, il faut donc tenir compte de plusieurs critères en même temps:

  • la conductivité thermique  (λ)
  • le coût (plus l’épaisseur augmente, plus le coût augmente)
  • l’encombrement

Les performances des isolants « écologiques » sont reprises dans le tableau suivant.

Résistance mécanique Conductibilité thermique Conductibilité thermique Diffusion de la vapeur d’eau Diffusion de la vapeur d’eau Inflammable
ρ [daN/m³] λ [W/mK] λ [W/mK] μ [-] μ [-]
Selon la documentation Selon la norme NBN B62-002 (humide et sec) (humide et sec) selon la documentation
Perlite expansée pure 50-80 0.046 / 5 à 7 / Non
Vermiculite expansée pure <100 0.058 / 5 à 7 / Non
Argile expansée 0.103 à 0.108 / / / Non
Bois feutré en panneaux mous ± 160 ± 0.042 / / 3 à 4 Difficilement
Bois feutré en panneaux mi-durs ± 270 ± 0.07 / / 3 à 4
Cellulose en vrac 35-50 0.035 à 0.04 / / 1 à 2
Laine de cellulose en panneaux 70-100 0.04 / / / Auto-extingible
Liège expansé 18 0.04 à 0.045 / 4.5 à 29 / Difficilement
Liège expansé en panneaux 80-120 0.032 à 0.045 / / 5 à 30
Chanvre ou laine de chanvre 25-210 0.039 à 0.08 / / 1 à 2 Difficilement
Lin en vrac 18-35 0.037 à 0.045 / / 1à 2 Difficilement
Lin en panneaux 400-500 0.05 à 0.065 / / / Difficilement
Laine de coco 20-50 0.047 à 0.05 / / 1à 2 Ignifugé au sel de bore
Laine de coton 20-30 0.04 / / 1 à 2 Sans dégagement toxique
Panneaux de roseau ± 100 0.056 / / 1 à 1.5
Laine de mouton 10-30 0.035 à 0.045 / / 1 à 2 Sans dégagement toxique
Paille (dans le sens des tiges) rechercher valeurs 0.08 / / / /
Paille (perpendiculairement aux tiges) rechercher valeurs 0.052 / / / /
Valeurs issues de l’ouvrage L’isolation thermique de la toiture inclinée, ministère de la Région Wallone, L’isolation écologique de J-P. Olivia, éditions terre Vivante, 2001, ouverture d'une nouvelle fenêtre ! www.livios.be, ainsi que des documentations des fabricants.

La PEB impose, lors du calcul du coefficient de transmission des parois (U) que l’on utilise pour les différents constituants des valeurs de conductivité thermique (λ) certifiées (essais réalisés conformément aux normes européennes EN ISO 10456) ou les valeurs par défaut reprises dans l’annexe VII de la PEB.
Malheureusement, l’Annexe VII de la PEB ne fournit pas de valeur pour les matériaux repris dans le tableau ci-dessus. Si aucune certification (agréments techniques…) n’existe, la couche d’isolant ne pourra pas être prise en compte dans le calcul du U des parois pour la PEB  qui est d’application pour les travaux soumis à permis de bâtir.

Intérêts des isolants « écologiques »

Inertie thermique

L’inertie thermique peut simplement être définie comme la capacité d’un matériau à stocker de la chaleur et à la restituer petit à petit. Cette caractéristique est très importante pour garantir un bon confort notamment en été, c’est-à-dire pour éviter les surchauffes.
Cette capacité permet de limiter les effets d’une variation « rapide » de la température extérieure sur le climat intérieur par un déphasage entre la température extérieure et la température de surface intérieure des murs et par amortissement de l’amplitude de cette variation. Un déphasage suffisant permettra par exemple que la chaleur extérieure « n’arrive » qu’en fin de journée dans l’habitat, période où il est plus facile de le rafraîchir grâce à une simple ouverture des fenêtres.

L’inertie thermique d’un matériau est évaluée à l’aide des deux paramètres suivants :
  • la diffusivité : α = λ / (ρ * c) [m²/s]
  • l’effusivité : E = √ (λ * ρ * c) [ J.K-1.m-2.s-1/2]

où :

  • ρ la masse volumique du matériau en [kg.m-3]
  • c la capacité thermique massique du matériau en [J.kg-1.K-1]

Physiquement, la diffusivité thermique détermine la vitesse avec laquelle la température d’un matériau va évoluer en fonction des sollicitations thermiques extérieures. Lorsque l’on marche sur du sable chaud, on ressent une sensation de brûlure. Le sable impose sa température à notre corps, de manière plus importante que notre corps impose sa température au sable, car il possède une plus grande diffusivité que le pied.
L’effusivité d’un matériau est sa capacité à échanger de l’énergie thermique (L’énergie thermique est l’énergie cinétique d’un objet, qui est due à une agitation désordonnée de ses molécules et de…) avec son environnement (L’environnement est tout ce qui nous entoure. C’est l’ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se…).
Pour garantir le confort d’été (éviter les surchauffes) on essaiera d’utiliser un matériau possédant les caractéristiques suivantes :

  • Une faible diffusivité, pour que l’échange d’énergie thermique entre le mur et le climat intérieur se fasse le plus lentement possible. Ceci conduit à choisir un matériau possédant une capacité thermique (ρ * c) élevée.
  • Une forte effusivité thermique pour que le mur stocke au maximum l’énergie thermique du climat extérieur.

Comme le montre le tableau suivant, les isolants possédant une capacité thermique élevée, garante d’une diffusivité faible et d’une effusivité importante sont généralement les isolants « écologiques » :

ρ ρ * c
[kg/m³] [Wh/m³]
Laine de bois 160 90
Laine de bois 55 31
Liège expansé (vrac) 60 31
Ouate de Cellulose (insufflée) 60 31
Perlite expansée 80 22
Polyuréthanne rigide 30 12
Laine de mouton 10 5
Polystirène 7 3

Mais attention, si le confort d’été est amélioré, l’utilisation d’isolant permettant d’obtenir ces caractéristiques peut conduire à un autre problème. En effet, une trop grande effusivité produira dans la pièce une sensation de surface froide au toucher.

Stockage de CO2

Les isolants à base de végétaux, via le processus de photosynthèse, permettent de stocker le CO2 atmosphérique.

Performances hygrothermiques

Outre leur caractère « écologique », les isolants qui nous intéressent ici possèdent des propriétés hygrothermiques prometteuses. Par leur capacité plus ou moins grande à absorber l’humidité, les matériaux en contact avec l’ambiance intérieure peuvent stabiliser les conditions hygrothermiques d’un local et, de la sorte, avoir un impact positif sur le confort.
De nombreuses recherches sont aujourd’hui menées sur ce sujet. Comme par exemple celle menée par le département d’ingénierie de la Technical University of Denmark qui a conduit à la définition du paramètre appelé Moisture Buffer Value (valeur de régulation de l’humidité) qui indique la quantité d’eau que l’isolant absorbe et restitue par  unité de surface durant une certaine période quand il est soumis à des variations de l’humidité relative de son environnement. Ce paramètre permet d’analyser le rôle de régulateur d’humidité joué par l’isolant.

Certifications

C’est à ce niveau que se complique la démarche d’éco-construction ! Comme dit auparavant, lors du calcul du U des parois, la PEB implique que l’on utilise comme valeur de λ :

  • une valeur certifiée sur base de la norme de produit NBN EN ou d’un ATE (Agrément Technique Européen). Ces valeurs sont regroupées sur le site ouverture d'une nouvelle fenêtre ! www.epbd.be.
  • ou la valeur par défaut renseignée dans l’annexe VII de la PEB.

Cette manière de faire a pour but de protéger le consommateur, en garantissant la qualité des matériaux utilisés.
Le problème avec les matériaux d’isolations écologiques est que ces derniers ne sont pas repris dans l’Annexe VII de la PEB et l’utilisation de ceux-ci nécessite donc la réalisation d’une certification pour tous travaux soumis à permis. En Belgique, peu de certifications ont été réalisées jusqu’à aujourd’hui. Certains pays frontaliers sont à ce niveau plus en avance.

Labellisation

Comme dit précédemment, l’utilisation d’un matériau issu de sources renouvelables ne garantit pas en pratique le caractère « écologique » de l’isolant (ajout de colle, procédé de fabrication énergivore…). Pour s’assurer que l’isolant a été réalisé dans les règles de l’art, on peut se tourner vers les labels comme ouverture d'une nouvelle fenêtre ! www.svanen.nu ouverture d'une nouvelle fenêtre ! www.blauer-engel.de.