Comment fonctionne un isolant thermique
Les isolants thermiques peuvent être classifiés par familles, pour comprendre comment celles-ci fonctionnent voici les principaux principes physiques qu’ils emploient.
Le principe physique des isolants employés dans le domaine du bâtiment
- La résistance thermique
Il s'agit de la capacité d'un matériau à résister à la transmission de chaleur par agitation de la matière.
De ce fait, le meilleur isolant est donc le vide, il n'y alors pas de matière et donc pas de transmission par agitation
De nouveau types d'isolants sont désormais conçus sur ce principe : les panneaux isolants sous vide, aussi appelés PIV.
Les principaux matériaux isolants employés dans le bâtiment emprisonnent de l’air inerte, c'est d'ailleurs pour cette raison qu'un isolant présentant une résistance thermique est relativement épais, la résistance de cet air sans mouvement lui confère ses qualités thermiques.
Il est par ailleurs important d'éviter que l’isolation thermique d’un bâtiment soit humide ou trempée.
Cela n'est pas seulement pour éviter le risque fongicide mais l’eau présente une résistance thermique défavorable et diminue ainsi fortement la performance du matériau isolant.
- La réflexion de la chaleur
Ici, le (rayonnement infrarouge (le renvoi de la chaleur) à l’aide d’une couche réfléchissante, de même qu’on renvoie de la lumière à l’aide d’un miroir.
C’est ce qui se passe dans un double ou triple-vitrage moderne muni d’une ou deux couches sélectives qui renvoient une partie de la chaleur dans le logement.
Les isolants minces réfléchissants sont également conçus sur ce principe.
- Le blocage de la convection
L'interêt est de limiter le plus possible les mouvements d’air afin le rendre le plus inerte possible car ces phénomènes conduisent à refroidire un bâtiment en période hivernale.
Pour imager et concrétiser cette situation, on peut imaginer de ce qu'il se produit lorsqu’on cherche à refroidir une cuillère de soupe très chaude en soufflant dessus : cette action accélère le refroidissement du liquide et de la cuillère.
Qu'est-ce que la conductivité thermique d'un matériau
Définition de la conductivité thermique d'un matériau
La conductivité thermique est la mesure de la capacité d'un matériau à conduire la chaleur.
Le coefficient de conductivité thermique représente le flux de chaleur par mètre carré traversant 1 m de matériau homogène, pour une différence de température de 1 degré entre les deux faces.
Il s'agit d'une mesure de la vitesse à laquelle la chaleur peut se propager à travers un matériau.
|
Plus la conductivité thermique d'un matériau est élevée, plus il est efficace pour conduire la chaleur. Ainsi, un matériau présentant une faible conductivité thermique aura un caractère isolant important, c'est notamment cette faculté qui est recherchée pour les matériaux isolants. Ce coefficient n'est jamais égal à 0 car il existe toujours un transfert de chaleur. |
La conductivité thermique d'un matériau isolant exprimée par son lambda (λ)
Celle-ci est exprimée en watts par mètre kelvin (W/m.K).
Le lambda (λ) représente la mesure de la conductivité thermique d'un matériau.
Plus le lambda est faible, plus le matériau est isolant thermiquement.
Ce tableau est une classification par ordre de conductivité thermique croissante les matériaux les plus courants employés dans les bâtiments.
Notez que l'air est un très bon isolant, en revanche le cuivre est un parfait conducteur de chaleur.
| Matériaux de construction | Conductivité thermique (W · m–1 · K–1) |
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Air (78% Azote N2 - 21% Oxygène O2 - 0,93% Argon Ar - 0,04% CO2)
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0,025
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Polyuréthane rigide (Mousse)
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0,029
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Laine de verre ou laine de roche
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0,035
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Laines ou plumes animales
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0,035
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Verre recyclé (Mousse)
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0,035
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Polystyrène expansé classe 5 selon la norme NF T 56-203
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0,037
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Cellulose soufflée
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0,037 - 0,042
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Perlite expansée
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0,039
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Polystyrène expansé classe 3 selon la norme NF T 56-202
|
0,039
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Bois (Fibre de)
|
0,04
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Chanvre (Fibre de)
|
0,042
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Liège expansé pur
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0,043
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Polystyrène expansé classe 1 selon la norme NF T 56-201
|
0,044
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Paille
|
0,045
|
|
Liège expansé aggloméré au brai
|
0,048
|
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Vermiculite
|
0,048
|
|
Balsa
|
0,05
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|
Verre cellulaire (d = 0,12 - 0,14)
|
0,05
|
|
Verre cellulaire (d = 0,13 - 0,14)
|
0,055
|
|
Bois - Sciure sèche
|
0,06 - 0,07
|
|
Verre cellulaire
|
0,063
|
|
Bois de cèdre
|
0,077
|
|
Perlite - Brique alvéolaire (Poroton)
|
0,08
|
|
Chanvre (Brique de)
|
0,085
|
|
Bois - Panneaux de particules de bois pressés - plat
|
0,1
|
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Liège comprimé
|
0,1
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|
Bois - Feuillus très légers - Peuplier, okoumé
|
0,12
|
|
Bois - Panneaux contreplaqués et lattés - Okoumé ou peuplier
|
0,12
|
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Paille comprimée
|
0,12
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Bois de noyer (0,65 g/cm³)
|
0,14
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Bois - Feuillus légers - Tilleul, bouleau, érable, et résineux mi-lourds : pins sylvestre et maritime
|
0,15
|
|
Bois - Panneaux contreplaqués et lattés - Pins maritimes ou d'Orégon
|
0,15
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|
Bois de pin (perpendiculairement aux fibres)
|
0,15
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Béton traité à l'autoclave
|
0,16
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|
Bois de chêne
|
0,16
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|
Bois - Panneaux de particules de bois
|
0,17
|
|
Béton cellulaire
|
0,22
|
|
Bitume
|
0,23
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Bois - Feuillus mi-lourds - Hêtre, frêne, etc. et résineux très lourds : pitchpin
|
0,23
|
|
Béton de perlite ou de vermiculite
|
0,24
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|
Béton cellulaire
|
0,33
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Plâtre standard
|
0,35
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Bois de pin (parallèlement aux fibres)
|
0,36
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Caoutchouc vulcanisé
|
0,36 à 0,40
|
|
Béton de pouzzolane
|
0,44
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Amiante-ciment cellulose
|
0,46
|
|
Béton de ponce naturelle
|
0,46
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Plâtre haute dureté
|
0,5
|
|
Eau
|
0,6
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Asphalte pur
|
0,7
|
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Béton caverneux < 10 % de sable de rivière
|
0,7
|
|
Brique (terre cuite)
|
0,84
|
|
Amiante-ciment
|
0,95
|
|
Terre cuite
|
1 - 1,35
|
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Pierre tendre
|
1,05
|
|
Asphalte sablé
|
1,15
|
|
Béton caverneux - Granulats lourds siliceux, silico-calcaires et calcaires
|
1,4
|
|
Béton plein - Bétons de granulats lourds de laitier de hauts fourneaux de Lorraine
|
1,4
|
|
Béton armé et mortier
|
1,5
|
|
Verre
|
1,5
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|
Pierre ferme calcaire
|
1,7
|
|
Béton plein - Bétons de granulats lourds siliceux, silico-calcaires et calcaires
|
1,75
|
|
Ardoise
|
2,1
|
|
Pierre dure calcaire
|
2,2
|
|
Lave
|
2,9
|
|
Marbre
|
2,9
|
|
Basalte
|
3,5
|
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Gneiss
|
3,5
|
|
Granite
|
3,5
|
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Acier inoxydable
|
16,3
|
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Acier au carbone (0,5 - 1,5% C)
|
50,2
|
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Fer
|
80
|
|
Aluminium
|
210
|
|
Cuivre
|
370
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Qu'est-ce que la résistance thermique d'un matériau
La résistance thermique d'un matériau isolant est une mesure de sa capacité à résister au passage de la chaleur.
Elle est exprimée en m²K/W et mesure la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température d'un matériau d'un degré Kelvin par unité de surface et par unité de flux de chaleur.
Plus la résistance thermique d'un matériau est élevée, plus il est efficace pour l'isolation thermique.
Le lambda (λ), conductivité thermique et la résistance thermique R sont des indicateurs importants de l'efficacité d'un matériau isolant thermique.
Voici quelques valeurs de résistance thermique de différents matériaux isolants couramment utilisés dans le domaine du bâtiment.
Ces informations sont indicatives et peuvent varier en fonction de la qualité, de la densité du matériau et de leur fabricant.Il existe de nombreux fabricants de matériaux isolants sur le marché.
| Matériau isolant | Résistance thermique (m²K/W) |
| Polystyrène expansé (XPS) | 0,035 à 0,040 |
| Polyuréthane expansé (PUR) | 0,020 à 0,025 |
| Laine de verre | 0,040 à 0,045 |
| Laine de roche | 0,035 à 0,040 |
| Fibre de bois | 0,040 à 0,045 |
| Liège expansé | 0,040 à 0,045 |
| Mousse de polyéthylène | 0,030 à 0,035 |
Cet article complémentaire présente des calculs liés à la performance thermique d'un isolant
Voici quelques liens de fabricants de matériaux isolants
- Isover (laine de verre) : https://www.isover.fr/
- Knauf Insulation (laine de verre, laine de roche) : https://www.knaufinsulation.fr/
- Rockwool (laine de roche) : https://www.rockwool.fr/
- Dow (polystyrène expansé) : https://www.dow.com/fr-fr/building-construction/insulation
- Recticel (polyuréthane expansé) : https://www.recticel.com/fr/
- Pavatex (fibre de bois) : https://www.pavatex.fr/
- PenArdeche (liège expansé) : https://www.penardeche.com/
Comment fonctionne un isolant thermique Les isolants thermiques peuvent être classifiés par familles , pour comprendre comment celles-ci fonctionnent voici les principaux principes physiques qu’ils emploient. Le principe physique des isolants employés dans le domaine du bâtiment La résistance thermique Il s'agit de la capacité d'un matériau à résister à la transmission de chaleur par agitation de la matière. De ce fait, le meilleur isolant est donc le vide, il n'y alors pas de matière et donc pas de transmission par agitation De nouveau types d'isolants sont désormais conçus sur ce principe : les panneaux isolants sous vide, aussi appelés PIV. Les principaux matériaux isolants employés dans le bâtiment emprisonnent de l’air inerte, c'est d'ailleurs pour cette raison qu'un isolant présentant une résistance thermique est relativement épais, la résistance de cet air sans mouvement lui confère ses qualités thermiques. Il est par ailleurs important d'éviter que l’isolation thermique d’un bâtiment soit humide ou trempée. Cela n'est pas seulement pour éviter le risque fongicide mais l’eau présente une résistance thermique défavorable et diminue ainsi fortement la performance du matériau isolant. La réflexion de la chaleur Ici, le (rayonnement infrarouge (le renvoi de la chaleur) à l’aide d’une couche réfléchissante, de même qu’on renvoie de la lumière à l’aide d’un miroir. C’est ce qui se passe dans un double ou triple-vitrage moderne muni d’une ou deux couches sélectives qui renvoient une partie de la chaleur dans le logement. Les isolants minces réfléchissants sont également conçus sur ce principe. Le blocage de la convection L’intérêt est de limiter le plus possible les mouvements d’air afin le rendre le plus inerte possible car ces phénomènes conduisent à refroidir un bâtiment en période hivernale. Pour imager et concrétiser cette situation, on peut imaginer de ce qu'il se produit lorsqu’on cherche à refroidir une cuillère de soupe très chaude en soufflant dessus : cette action accélère le refroidissement du liquide et de la cuillère. Qu'est-ce que la conductivité thermique d'un matériau Qu'est-ce que la conductivité thermique d'un matériau La conductivité thermique est la mesure de la capacité d'un matériau à conduire la chaleur. Le coefficient de conductivité thermique représente le flux de chaleur par mètre carré traversant 1 m de matériau homogène, pour une différence de température de 1 degré entre les deux faces. La conductivité thermique est la mesure de la capacité d'un matériau à conduire la chaleur. Le coefficient de conductivité thermique représente le flux de chaleur par mètre carré traversant 1 m de matériau homogène, pour une différence de température de 1 degré entre les deux faces. Principe de la conductivité thermique Il s'agit d'une mesure de la vitesse à laquelle la chaleur peut se propager à travers un matériau. Plus la conductivité thermique d'un matériau est élevée, plus il est efficace pour conduire la chaleur. Ainsi, un matériau présentant une faible conductivité thermique aura un caractère isolant important, C'est notamment cette faculté qui est recherchée pour les matériaux isolants. Ce coefficient n'est jamais égal à 0 car il existe toujours un transfert de chaleur. Le lambda (λ) représente la mesure de la conductivité thermique d'un matériau exprimée en watts par mètre kelvin (W/m.K) Plus le lambda est faible, plus le matériau est isolant thermiquement. Le tableau ci-dessous est une classification par ordre de conductivité thermique croissante les matériaux les plus courants employés dans les bâtiments. Notez que l'air est un très bon isolant, en revanche le cuivre est un parfait conducteur de chaleur. Matériaux de construction Conductivité thermique (W · m–1 · K–1) Air (78% Azote N2 - 21% Oxygène O2 - 0,93% Argon Ar - 0,04% CO2) 0,025 Polyuréthane rigide (Mousse) 0,029 Laine de verre ou laine de roche 0,035 Laines ou plumes animales 0,035 Verre recyclé (Mousse) 0,035 Polystyrène expansé classe 5 selon la norme NF T 56-203 0,037 Cellulose soufflée 0,037 - 0,042 Perlite expansée 0,039 Polystyrène expansé classe 3 selon la norme NF T 56-202 0,039 Bois (Fibre de) 0,04 Chanvre (Fibre de) 0,042 Liège expansé pur 0,043 Polystyrène expansé classe 1 selon la norme NF T 56-201 0,044 Paille 0,045 Liège expansé aggloméré au brai 0,048 Vermiculite 0,048 Balsa 0,05 Verre cellulaire (d = 0,12 - 0,14) 0,05 Verre cellulaire (d = 0,13 - 0,14) 0,055 Bois - Sciure sèche 0,06 - 0,07 Verre cellulaire 0,063 Bois de cèdre 0,077 Perlite - Brique alvéolaire (Poroton) 0,08 Chanvre (Brique de) 0,085 Bois - Panneaux de particules de bois pressés - plat 0,1 Liège comprimé 0,1 Bois - Feuillus très légers - Peuplier, okoumé 0,12 Bois - Panneaux contreplaqués et lattés - Okoumé ou peuplier 0,12 Paille comprimée 0,12 Bois de noyer (0,65 g/cm³) 0,14 Bois - Feuillus légers - Tilleul, bouleau, érable, et résineux mi-lourds : pins sylvestre et maritime 0,15 Bois - Panneaux contreplaqués et lattés - Pins maritimes ou d'Orégon 0,15 Bois de pin (perpendiculairement aux fibres) 0,15 Béton traité à l'autoclave 0,16 Bois de chêne 0,16 Bois - Panneaux de particules de bois 0,17 Béton cellulaire 0,22 Bitume 0,23 Bois - Feuillus mi-lourds - Hêtre, frêne, etc. et résineux très lourds : pitchpin 0,23 Béton de perlite ou de vermiculite 0,24 Béton cellulaire 0,33 Plâtre standard 0,35 Bois de pin (parallèlement aux fibres) 0,36 Caoutchouc vulcanisé 0,36 à 0,40 Béton de pouzzolane 0,44 Amiante-ciment cellulose 0,46 Béton de ponce naturelle 0,46 Plâtre haute dureté 0,5 Eau 0,6 Asphalte pur 0,7 Béton caverneux < 10 % de sable de rivière 0,7 Brique (terre cuite) 0,84 Amiante-ciment 0,95 Terre cuite 1 - 1,35 Pierre tendre 1,05 Asphalte sablé 1,15 Béton caverneux - Granulats lourds siliceux, silico-calcaires et calcaires 1,4 Béton plein - Bétons de granulats lourds de laitier de hauts fourneaux de Lorraine 1,4 Béton armé et mortier 1,5 Verre 1,5 Pierre ferme calcaire 1,7 Béton plein - Bétons de granulats lourds siliceux, silico-calcaires et calcaires 1,75 Ardoise 2,1 Pierre dure calcaire 2,2 Lave 2,9 Marbre 2,9 Basalte 3,5 Gneiss 3,5 Granite 3,5 Acier inoxydable 16,3 Acier au carbone (0,5 - 1,5% C) 50,2 Fer 80 Aluminium 210 Cuivre 370 Qu'est-ce que la résistance thermique d'un matériau Comme évoqué précédemment, la résistance thermique d'un matériau isolant est une mesure de sa capacité à résister au passage de la chaleur. Elle est exprimée en m²K/W et mesure la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température d'un matériau d'un degré Kelvin par unité de surface et par unité de flux de chaleur. Plus la résistance thermique d'un matériau est élevée, plus il est efficace pour l'isolation thermique. Le lambda (λ), conductivité thermique et la résistance thermique R sont des indicateurs importants de l'efficacité d'un matériau isolant thermique. Voici quelques valeurs de résistance thermique de différents matériaux isolants couramment utilisés dans le domaine du bâtiment. Ces informations sont indicatives et peuvent varier en fonction de la qualité, de la densité du matériau et de leur fabricant.Il existe de nombreux fabricants de matériaux isolants sur le marché. Matériau isolant Résistance thermique (m²K/W) Polystyrène expansé (XPS) 0,035 à 0,040 Polyuréthane expansé (PUR) 0,020 à 0,025 Laine de verre 0,040 à 0,045 Laine de roche 0,035 à 0,040 Fibre de bois 0,040 à 0,045 Liège expansé 0,040 à 0,045 Mousse de polyéthylène 0,030 à 0,035 Cet article complémentaire présente des calculs liés à la performance thermique d'un isolant Voici quelques liens de fabricants de matériaux isolants Isover (laine de verre) : https://www.isover.fr/ Knauf Insulation (laine de verre, laine de roche) : https://www.knaufinsulation.fr/ Rockwool (laine de roche) : https://www.rockwool.fr/ Dow (polystyrène expansé) : https://www.dow.com/fr-fr/building-construction/insulation Recticel (polyuréthane expansé) : https://www.recticel.com/fr/ Pavatex (fibre de bois) : https://www.pavatex.fr/ PenArdeche (liège expansé) : https://www.penardeche.com/