Un matériau est généralement considéré comme « isolant » lorsque son coefficient de conductivité thermique à l’état sec est inférieur ou égal à 0.07 W/mK.

Les grandes catégories d’isolants

Les isolants synthétiques

On regroupe sous ce nom les isolants tels que les mousses de polyuréthane et de polystyrène. Ces matériaux sont très défavorables. Issus de la chimie du chlore et du pétrole, ils sont produits à partir de matières non renouvelables et selon des procédés énergivores.
Ces isolants contiennent des substances qui appauvrissent la couche d’ozone (comme les HCFC) et libèrent des gaz toxiques et mortels en cas d’incendie. Des substituts aux CFC commencent à être utilisés et on a recours lors de la fabrication à de plus en plus de matériaux recyclés.
Dans cette catégorie, la mousse phénolique semble faire exception. Ces très bonnes caractéristiques thermiques associées à son caractère renouvelable, au faible rejet de polluant au long de sa durée de vie la rendent plus intéressante que les autres isolants synthétiques. Mais ce matériau récent ne possède pas encore réellement de filière de distribution et le retour pratique sur son utilisation et sa mise en œuvre est encore réduite.
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Les laines minérales
Ces isolants sont issus de matériaux abondants (roches volcaniques et sable) et présents en Europe. Ils sont souvent composés de matériaux recyclés. Tant que la teneur en liant reste inférieure à 5%, leur élimination se fait par mise en décharge comme matériaux inertes ou par recyclage complet (laine de roche). Leur procédé de fabrication est toutefois également très énergivore.
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Les isolants « écologiques »
Ces isolants combinent généralement un matériau issu de sources renouvelables (végétaux, cellulose recyclée), et un mode de production peu énergivore.
Remarquons que la matière première est parfois peu abondante, ou disponible uniquement dans certaines régions (ex. liège).
En général, l’élimination des isolants « écologiques » peut se faire sans danger par compostage. Mais cela dépend du mode de fabrication. Par exemple, les isolants à base de chanvre ou de lin contiennent souvent du polyester.

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Les formes d’isolant

Selon leur nature, les matériaux isolants présentent différentes formes, raideurs et résistances à la compression :

Formes Matériaux
Matelas semi-rigide ou souple : La laine de roche, la laine de verre, les fibres traitées organiques (chanvre, …) ou animales (laine, ….) …
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 …
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 …

Les matériaux composites

Il existe des matériaux composites qui sont constitués de plaques juxtaposées de matériaux différents, isolants ou non.
Ces panneaux combinent les propriétés des matériaux qui les composent : résistance à la compression, imperméabilité à la vapeur, qualités thermiques, comportement au feu, comportement à l’humidité, aspect fini, etc.
Exemples :

Panneaux sandwiches autoportants avec ou sans armature de renforcement.

Panneaux de mousse PUR avec lestage ou surface circulable en béton.

Panneau complexe.

Panneaux complexes comprenant une couche d’isolant collé à une plaque de plâtre enrobé de carton avec interposition éventuelle d’un pare-vapeur entre le plâtre et l’isolant. L’isolant peut être de la mousse de polystyrène expansé ou extrudé, de la mousse de polyuréthanne, de la laine minérale.

Les isolants à pente intégrée

Les mousses synthétiques, le verre cellulaire, la laine de roche existent sous forme de panneaux dont les faces ne sont pas parallèles et forment un système permettant de faire varier l’épaisseur de l’isolant de façon continue. Des panneaux à double pente et des pièces spéciales de noues et d’arêtes sont en général également disponibles.

Isolant à pente intégrée sur une
toiture plate avant pose de l’étanchéité.

Grâce à ce système, il est possible de créer ou d’augmenter la pente de la couverture.

Les fabricants disposent généralement de services qui étudient la toiture et fournissent un plan de pose des isolants à pente intégrée.

Avantages

La réalisation ou la correction de la pente ne nécessite qu’une seule opération.
La charge sur le support est plus faible que s’il est fait usage d’un autre matériau pour réaliser la pente.

Inconvénients

L’épaisseur n’étant pas constante, l’isolation de la toiture plate le sera également. L’isolation devant être suffisante partout, une épaisseur suffisante d’isolant doit être prévue au point bas de la pente.
Pour former les pentes, une quantité importante d’isolant est donc nécessaire avec une conséquence sur le coût. À cela s’ajoutent les coûts liés aux difficultés de fabrication et d’études.

Quel isolant pour quel usage ?

Le tableau suivant présente une partie des choix envisageables pour isoler un bâtiment. Cette liste n’est bien entendue pas exhaustive. La colonne « choix traditionnel » montre ce qui est traditionnellement réalisé. Les deux autres colonnes, montre vers quelles solutions il faut se tourner lorsque l’on veut se rapprocher d’une démarche d’éco-construction.

Choix traditionnel

Choix plus écologique

Choix plus écologique

+

++

Dalle de sol

Polyuréthane

Polystyrène

Laine de roche haute densité

Verre cellulaire.

Argile expansé.

Double mur extérieur

Polyuréthane

Polystyrène

Laine minérale

Laine végétale et animale.

Chaux-chanvre (ossature bois).

Flocons de cellulose (ossature bois).

Toiture à versants

Laine minérale

Laine végétale et animale.

Chaux-chanvre (ossature bois).

Flocons de cellulose (ossature bois).

Toiture plate

Polyuréthane

Polystyrène

Laine minérale

Verre cellulaire.

Argile expansée.

Flocons de cellulose (ossature bois).

Tableau présentant les différentes solutions techniques d’isolation envisagées classiquement.

Caractéristiques principales des différents matériaux isolants

TYPE

Matériau

Masse

Conduct. therm.λi

Perm. à la vapeur µ moyen

Résist. à la compr.

Réact.
au feu

Kg/m³

W/mK

kg/cm²

 Minéral

MW

  Laine de roche

150 à 175

0.045

1.5

0.7 à 1.3 (*)

+

GW

 Laine de verre

13 à 60

0.045

1.5

0.2 (*)

+

CG

 Verre cellulaire

120 à 135

0.055

infini

7 à 16 (**)

+

EPB

 Perlite expansée

170

0.060

5 à 10

3,5 (*)

+

 Synthétique

PUR

 Polyuréthane

30

0.035

100

1.2 (*)

PIR

Polyisocyanurate

30

0.035

50

1.2 (*)

+

PF

Mousse phénolique

40

0.045***

80

1.2 (*)

+

EPS

 Polystyrène expansé

15 à 40

0.045

20 à 150

0.7 à 3.5 (*)

XPS

 Polystyrène extrudé

32 à 45

0.040

225

3 à 7 (*)

 Végétal

ICB

 Liège

100 à 120

0.050

12 à 28

+

Produits minces réfléchissants

PMR

 Multicouche composé de feuilles d’aluminium, mousses plastiques, polyéthylène, …

+ 70

0.050

12 à 28

+

(*) à 10 % de déformation (valeur moyenne)
(**) à la rupture
(***) pour les plaques en mousse résolique à cellules fermées revêtues, cette valeur est ramenée à 0,03 W/(mxK).

Remarques.

  • Les valeurs de λi sont tirées de l’annexe VII de la PEB. Elles correspondent à des matériaux non certifiés. Ces valeurs sont pessimistes. 
  • Des valeurs plus favorables peuvent être considérées lorsque le matériau est connu quant à sa nature et certifié. Ces valeurs sont également données dans la NBN B 62-002/A1. 
  • Lorsque les matériaux sont connus quant à leur nature, leur nom de marque et leur type et qu’ils sont certifiés, on considère leλi donné dans leurs certificats BENOR, ATG ou documents équivalents. Ces valeurs peuvent être beaucoup plus favorables que les précédentes, comme le montre le graphique ci-dessous.

Conductivité thermique maximale et minimale des isolants fournies par les spécifications techniques européennes de l’EOTA (European Organisation for Technical Approvals), les déclarations volontaires de qualité ATG (Agréments Techniques de l’UBAtc – Union Belge pour l’agrément technique dans la construction) ou les certificats Keymark du CEN (Comité Européen de Normalisation), quels que soient l’application et les autres facteurs d’influence éventuels.

Données

Pour connaitre les valeurs conductivité thermique d’autres matériaux : cliquez ici !

Coût des différents types d’isolant

Les coûts repris ci-dessous sont indicatifs des matériaux que l’on peut trouver facilement en Belgique en 2008. Il s’agit de tarifs moyens annoncés par quelques fournisseurs. En effet, les prix varient en fonction des quantités achetées.

Coût Unité Épaisseur

Polystyrène extrudé

7 à 25 € /m² hTVA 40 à 120 mm

Polystyrène expansé

5 à 15 € /m² hTVA 40 à 120 mm

Polyuréthane

6.5 à 27.5 € /m² hTVA 40 à 120 mm

Laine de verre

5 à 18 € /m² hTVA 40 à 180 mm

Laine de roche

5 à 18 € /m² hTVA 40 à 180 mm

Verre cellulaire

25 à 35 € /m² hTVA 40 à 60 mm

Perlite expansée pure

0.1 à 0.2 € /l hTVA /

Vermiculite expansée pure

0.1 à 0.2 € /l hTVA /

Argile expansé

7 à 12 € /m² hTVA 10 mm

Panneaux fibre de bois

7 à 24 € /m² hTVA 30 à 100 mm

Cellulose en vrac

0.13 € /l hTVA /

Laine de cellulose en vrac

0.25 € /l hTVA /

Laine de cellulose en panneaux

7 à 25 € /m² hTVA 40 à 160 mm

Liège en vrac

0.2 € /m² hTVA /

Liège en panneaux

5 à 12 € /kg hTVA 20 à 80 mm

Liège en rouleaux

5 à 15 € /m² hTVA 2 à 6 mm

Laine de chanvre

5 à 30 € /m² hTVA 5 à 200 mm

Feutre de jute

4.5 € /m² hTVA /

Laine de mouton

0.7 à 1.2 € /kg hTVA /

Impact sur la santé

L’impact des isolants sur la santé est encore difficilement estimable. En effet, si l’effet d’un composé est aujourd’hui connu, l’effet de la combinaison de produits toxiques est plus compliqué à analyser.  De plus pour déterminer les impacts des polluants, il y a toujours lieu de prendre en compte simultanément les trois paramètres suivants :

  • temps d’exposition
  • intensité de la pollution
  • sensibilité de la personne

En ce qui concerne les isolants synthétiques, ils dégagent tout au long de leur durée de vie des produits gazeux dangereux, mais comme ils ne sont pas en contact direct avec l’ambiance, on estime que leur impact est limité. Une chose reste sûre, ils ont le défaut de dégager des fumées très toxiques en cas d’incendie !
Les isolants fibreux ne posent pas non plus de problème une fois qu’ils ont été posés. Mais il faudra être très vigilant lors de leur mise en place, car leur structure fibreuse peut dans certains cas provoquer des problèmes pulmonaires suite à l’inhalation de particules fines. Cela dépendra du type de fibre et leur bio-persistance.  Ils ont le grand avantage d’être peu ou non combustible de par leur nature et leur structure, ou suite à un traitement au sel de bore.