En 2020, un défaut d'isolation est un facteur conséquent , sur les plans technique , administratif et juridique.

 

Isolation thermique et phonique

 

 

Le principe de l'isolation est la protection du chaud, du froid et du bruit.

La réglementation en 2010 était  pour le thermique, une règle dénommée lla RT 2005 qui fixait  pour les constructions neuves, une consommation énergétique de 70 kwh/m².an ,    la consommation moyenne France étant de 220  kwh/m².an pour l’ancien même rénové..

L’Allemagne possèdait déjà  les maisons passives qui ne consomment que l’énergie qu’elles consomment soit environ 40 kwh/m².an.

La RT 2005 était  applicable aux bâtis neufs  dont le permis de construire est postérieur au 1.09.2006.

 

Puis est venue la réglementation actuelle dite RT 2012.

 

Les isolants connus sont : 

Laine de verre :           fusion du verre

Laine de roche :          fusion d’une roche volcanique

 

On parle deplus en plus de Pont thermique  , quu'est ce que c'est ?

Ce sont les emplacements où la barrière étanche du bâti est interrompue,   à savoir : linteaux Béton Armé, coffres de Volets Roulants, dalles, joints …..

Pathologie-remèdes : rompre ces ponts.

 .

 

 

Lors du protocole de Kyoto signé en 1997, la France s’est engagée à stabiliser ses émissions de gaz à effet de serre sur la période 2008-2012 à leur niveau de 1990.

Ceci a impliqué un remaniement en profondeur de notre mode de fonctionnement et de consommation.

Nos efforts ontt à la fois porté sur une réduction de la consommation énergétique et sur une diminution.  des émissions de gaz à effet de serre en favorisant les énergies renouvelables.

Dans le cadre des accords de Kyoto, visant à diminuer les Gaz à effet de serre à l’horizon 2020, l’Assemblée Nationale a adopté un article additionnel créant en droit français la notion de Certificat ou Diagnostic de Performance Energétique.

Le Grenelle Environnement, dont la première loi a été publiée début août 2009, a de surcroît redéfini les orientations nationales pour accélérer la marche vers le « facteur 4 ».

Le secteur du bâtiment fut particulièrement concerné par ces engagements dans la mesure où il était le  plus gros consommateur d’énergie devant le transport et l’industrie. Il représentait  à lui seul plus de 40 % des consommations énergétiques françaises, soit 70 millions de tonnes équivalent pétrole, et génère chaque année plus de 120 millions de tonnes de dioxyde de carbone (CO2), principal gaz  à effet de serre, ce qui représente près du quart des émissions nationales.

 

L’Aération des logements :

Les exigences relatives à la ventilation naturelle définies dans la réglementation thermique relèvent du confort des occupants ; dans la réglementation relative à l’aération, les exigences concernent la ventilation d’hygiène permettant de maintenir une qualité d’air suffisante dans le logement.

Cette aération est obligatoirement réalisée par ventilation naturelle à l’aide des baies, sauf dans le cas des logements comportant des zones climatisées ou soumis à des exigences d’isolement acoustique.

 

L’isolation :

La nouvelle réglementation thermique a  permis  à la fois de freiner l’augmentation de la consommation énergétique et d’augmenter l’utilisation des énergies renouvelables

dans les bâtiments d’habitation.

 

La COP est une conférence internationale sur le climat qui réunit chaque année les pays signataires de la Convention Cadre des Nations Unies sur le Changement Climatique (CCNUCC). L’édition 2015 (COP21) a été organisée par la France.

 

 

Glossaire simplifié  -  Quelques définitions techniques de bâtiment & thermique :

 

AEV : Le classement AEV permet de définir les caractéristiques d'étanchéité des fenêtres à l'Air, l'Eau et le Vent.

Allège : Partie pleine (maçonnerie ou remplissage) ou vitrée en dessous d'une fenêtre

CEBTP : Centre d'Essais du Bâtiment et des Travaux Publics : prestataire indépendant de mesure, de tests et de vérifications intervenant, entre autres, dans le cadre de la certification CEKAL

CEKAL : association loi 1901, créée en 1989, délivrant des certificats de qualification aux transformateurs de verre plat sur la base de contrôles et d'essais réalisés dans leurs centres de production

Choc thermique : Phénomène pouvant provoquer des casses dans un vitrage en cas d'écart de température important dans des zones rapprochées

Coupe-feu : Produit répondant aux critères REI : Résistance Mécanique, Etanchéité aux flammes et aux gaz chauds ou inflammables, Isolation thermique

CSTB : Centre Scientifique et Technique du Bâtiment : établissement public à caractère industriel et commercial (EPIC), placé sous la tutelle du ministère du Logement, Direction Générale de l'Urbanisme, de l'Habitat et de la Construction assurant entre autres les mesures et vérifications dans le cadre de la certification CEKAL

Double-vitrage : Ensemble de 2 vitrages assemblés hermétiquement avec un espace d'air désydraté. Notation : épaisseur du vitrage intérieur en mm/épaisseur de l'espace d'air/épaisseur du vitrage extérieur.

Exemple : un double-vitrage 4/16/4 (24mm) est composé d'un vitrage intérieur de 4mm + un espace d'air de 16mm + un vitrage extérieur de 4mm

Emissivité : Lorsque deux surfaces sont en regard l'une de l'autre et à des températures différentes, elles échangent de l'énergie par rayonnement. Cet échange de chaleur est proportionnel à l'émissivité des surfaces. Un produit présentant une surface faiblement émissive échangera moins de chaleur avec son environnement qu'une surface fortement émissive.

L'émissivité normale d'un verre est égale à 0,89.

Réflexion énergétique : Re : Pourcentage de l’énergie, issue de l’ensemble du rayonnement solaire, réfléchie par la paroi vitrée

Réflexion lumineuse : Rl : Pourcentage de la lumière visible, issue du rayonnement solaire, réfléchie par la paroi vitrée

VIR   :  Double Vitrage à Isolation Renforcée 

THERMOGRAPHIE INFRAROUGE : Ensemble des techniques qui permettent d'obtenir et de traiter une image thermique dans le domaine spectral de l'infrarouge, soit pour des mesures de luminance, soit pour calculer des températures

Acermi

Sigle certifiant les isolants thermiques en fonction de leur emploi

ACERMI est le résultat d'un double engagement :

Celui du fabricant qui s'engage à mettre en place un système qualité et les moyens nécessaires pour un système qualité et les moyens nécessaires pour contrôler la qualité de ses produits et le maintien de cette qualité dans le temps.

C’est une certification volontaire,   qui garantit que toutes les caractéristiques déclarées sont certifiées par un organisme neutre, impartial et agréé

Celui du certificateur, organisme indépendant, compétent et reconnu, dont le rôle est de garantir la véracité des caractéristiques annoncées et de les réévaluer périodiquement.

Elle s'appuie sur une procédure bien définie :

Vérification du niveau du système qualité du fabricant,

Prélèvement de produits en usine deux fois par an,

Acotherm

Label de certification thermique et phonique des fenêtres

Un  certificat ACERMI
 est une certification volontaire,   qui garantit que toutes les caractéristiques déclarées sont certifiées par un organisme neutre, impartial et agréé

Les matériaux isolants sont qualifiés par leurs caractéristiques thermiques :

la conductivité thermique l en W/m.°K

la résistance thermique R en m².°K/W

niveau ACERMI

La résistance thermique est le rapport de l'épaisseur e (en m) du matériau à la conductibilité thermique l .

La résistance thermique caractérise la performance thermique d'un matériau.

Le coefficient l caractérise le matériau (plus cette valeur est faible, plus le matériau est isolant), alors que la résistance thermique R caractérise le produit (plus le chiffre indiqué est élevé, plus le produit s'oppose efficacement au transfert de la chaleur).

Les valeurs de l et R sont définies par les règles Th-Bât, par le certificat délivré par l’ACERMI, ou par l’Avis Technique du produit (matériaux en vrac).

Le certificat ACERMI délivre des niveaux de caractéristiques aux matériaux isolants, correspondant à 5 lettres : I, S, O, L et E, qui se décomposent ainsi :

I : Propriétés mécaniques en compression, I1 à I5 du plus tendre au plus dur

S : Comportement aux mouvements différentiels, S1 à S4 du plus souple au plus stable

O : Comportement à l’eau, O1 à O3 du moins imperméable au plus imputrescible

L : Propriétés mécaniques utiles en cohésion et flexion, L1 à L4 du moins résistant au plus résistant

E : Comportement aux transferts

RT 2005   (Réglementation thermique)

La consommation d’énergie continue à augmenter dans le secteur du bâtiment.
En 2002, ce secteur a consommé 70 millions de tonnes d’équivalent pétrole, soit 43 % de la consommation nationale, et a émis 120 millions de tonnes de CO2, soit 25 % des émissions nationales. Comme prévu au Plan Climat 2004, ces émissions doivent être divisées par quatre d’ici 2050.

La RT 2005,  , a fixé des exigences de performance énergétique supérieures de 15 % à celles de la RT 2000.

La RT 2005 prévoit également le développement de la conception bio-climatique qui permet une meilleure captation de l’énergie solaire. Parallèlement, la réglementation imposera des solutions de protection solaire et fixera des limites de consommation aux bâtiments climatisés.


Un nouveau pas a été franchi en 2012 avec la RT 2010 puis avec la RT 2012 ce qui a supposé  la large diffusion de solutions toujours plus performantes : pompes à chaleur, chaudières à condensation, isolants plus efficaces, récupération de chaleur… De nouveaux produits se sont  généralisés  tels que les vitrages à propriétés variables qui s’obscurcissent dès que la température intérieure due aux apports solaires dépasse un certain seuil…


Le bien-être diminue lorsque une différence de plus de 2°c existe entre les murs et l'air ambiant. Plus la différence de température est grande entre les murs et le plafond d'une pièce et l'air ambiant, plus le rayonnement froid des parois génère une sensation d'inconfort.

En conséquent, une pièce chauffée à 19°c mais aux murs à 15°c sera plus confortable qu'une pièce à 22°c mais aux murs à 12°c.


Le bien-être est également tributaire des mouvements d'air dans l'habitat. Des mouvements d'air importants augmentent les échanges thermiques entre le corps et l'extérieur.

 En hiver, le corps humain perd d'autant plus en chaleur qu'il est exposé à des courants d'air. L'aération de l'habitat doit donc être soigneusement étudiée afin d'assurer une bonne ventilation tout en évitant des mouvements d'air inutiles. En été, par contre, l'augmentation des échanges d'air contribue à la sensation de fraîcheur.


Enfin, des facteurs visuels peuvent jouer sur la sensation de chaleur : des couleurs chaudes évoqueront la lumière et la chaleur, tandis que des couleurs froides auront tendance à " rafraîchir " la pièce.


La chaleur est une énergie qui se mesure en joule et se transmet selon les mécanismes de la conduction : par la matière ; de la convection : par l'air ; et du rayonnement : solaire.

Les plus grosses fuites de chaleur s'effectuent par les surfaces : toiture,

Ces points sensibles d'une habitation peuvent générer jusqu'à 60% des déperditions en chaleur.
Les jonctions entre les parois laissent également fuir la chaleur. Appelées " ponts thermiques ", elles peuvent participer de 5 à 25% à la fuite de chaleur.


Si la ventilation d'un habitat est indispensable, les mouvements d'air incontrôlés sont sources de déperdition thermique, qui augmente avec la vitesse du vent.

 

 

L'air :


A condition d'être immobile, l'air est un très mauvais conducteur, donc un excellent isolant. Un matériaux isolant performant comprend donc le maximum d'air dans un très grand nombre de très petites cellules, qui lui garantissent son immobilité. Une importante masse volumique en air étant nécessaire pour bien isoler, les matériaux isolants sont donc forcément volumineux.
En revanche,  l'air mobile est très favorable de déperditions de chaleur. L'impact du vent sur un bâtiment n'est pas à négliger, car il augmente les pertes thermiques par convection.

Dans certains cas, le bâtiment lui-même peut, de par sa forme, constituer une protection contre les vents dominants, comme par exemple des formes de toiture basses détournant les vents sans s'y opposer brutalement.

Les façades peuvent également être protégées du vent par des écrans végétaux, des collines ou en étant semi-enterrées (les maisons semi-enterrées, très répandues en montagne, relèvent d'un système ancestral d'architecture bioclimatique).
Les ouvertures doivent être particulièrement à l'abri du vent. Elles sont donc à placer sur les façades ou dans des zones abritées. A défaut, un sas peut procurer une bonne protection. Les meilleurs sas sont ceux dont la distance entre les portes sera d'au moins 3 mètres, afin d'être certain que l'une sera déjà refermée quand l'autre s'ouvrira.

 

 

 

Energie voltaïque :

L'énergie photo-voltaïque est la forme d'énergie solaire la plus évidente. Elle s'obtient par conversion directe du rayonnement solaire en énergie électrique par utilisation de panneaux solaires de conversion généralement constitués en poli-silicium. Le rendement actuel de ces panneaux est de l'ordre de 10%.

Sachant que le rayonnement solaire est de l'ordre de 1 kW/m2;

 1 GigaWatt nécessitent une surface telle un carré de 100 kilomètres de coté couvert de ce type de panneaux solaires).

 

 

 

. Les isolants thermiques

Un isolant thermique de bâtiment est un matériau qui, par sa composition ou sa nature, ralentit la dissipation de l’énergie calorifique. Dans le bâtiment, l’appellation « isolant thermique » est réservée aux produits dont la résistance thermique est au moins égale à 0,5 m².K/W, et dont le rapport de l’épaisseur par sa résistance thermique (conductivité thermique) est au plus égale à 0,065 W/(m.K).

La résistance thermique (R) est l’aptitude d’un matériau à ralentir la propagation de l’énergie qui le traverse.

La conductivité (l) est le flux de chaleur qui traverse un matériau d’un mètre d’épaisseur par unité de surface et par un degré de différence de température.

Les parois, constituées de plusieurs produits, sont caractérisées par un coefficient de déperditions thermiques U.

Les liaisons entre parois peuvent engendrer des déperditions thermiques dites linéiques y.

Ces deux derniers coefficients sont déterminés conformément aux règles Th-Bât.

On peut trouver sur le marché Français, des produits isolants thermiques que l’on rajoute à une structure porteuse ou des produits qui sont à la fois porteurs et isolants. Ces derniers ne répondent pas à la norme NF P 75-101.

Chaque produit ou procédé, correspondant à une application non traditionnelle, peut faire l’objet d’un Avis Technique. Une application est considérée non traditionnelle, si pour le produit ou le procédé utilisé, il n’y a pas  de référence (normes produits) ou s’il n’y a pas de règles de mise en œuvre définies par des textes codificatifs (D.T.U.).

L’Avis Technique contient les différentes caractéristiques minimales d’aptitudes à l’emploi et, les règles de mise en œuvre, spécifique du produit ou du procédé pour une application particulière.

Pour certains produits, une procédure de certification appelée CSTBât est associée à l’Avis Technique. Cette certification concerne le produit lors de sa fabrication.

D’autre part, la caractéristique thermique est donnée dans l’Avis Technique par le CTAT (Comité Thermique de l’Avis Technique). La caractéristique thermique d’un produit peut faire l’objet d’un suivi équivalent : certification ACERMI, NF-Blocs de terre cuite, NF-Blocs de béton.

Le marché de l’isolation thermique  est stable depuis plusieurs années et représente environ 17 millions de m3 de produit vendus par an.

Il existe deux grandes familles de produits isolants qui se partagent le marché :

les laines minérales (laine de verre, laine de roche)

les plastiques alvéolaires (polystyrène expansé ou extrudé, polyuréthane, mousse phénolique).

Les autres produits représentent de l’ordre de 1 à 2% du volume total.

D’autres produits encore sont représentés sur le marché. Ce sont les produits dits « réfléchissants» qui sont constitués d’une âme en fibre synthétique ou bulles d’air revêtus de chaque côté d’un film métallisé. Ces produits de faible épaisseur ont une résistance thermique inférieure à 0,5 m².K/W.

Ils représentent  une part de plus en plus importante sur le marché (0,4% en volume).

 

 

La laine de verre est obtenue à partir de silice.

Le mélange de  matière premières est acheminé vers un four de fusion à environ 1100°C.

 

Le polystyrène expansé

Le polystyrène expansé moulé est obtenu par expansion de bille de styrène renfermant du pentane. Ces billes sont ensuite collées entre elles par thermofusion pour former des blocs ou des panneaux. Ces blocs ou panneaux sont ensuite découpés pour obtenir le produit que l’on rencontre sur le marché

 

 Le polystyrène extrudé

Le polystyrène extrudé est obtenu par extrusion de granulés de styrène mélangé avant extrusion à un gaz lourd. Le mélange est réalisé dans le corps de la machine qui ramollit le styrène et pousse le mélange à travers la buse d’extrusion. Le produit se durcit rapidement et forme, en quelques secondes, des plaques. Elles sont stabilisées avant découpe.

 

Les matériaux minces réfléchissants

les produits minces réfléchissants doivent comme tous les autres produits être utilisés à bon escient. Leurs performances thermiques intrinsèques étant très faibles, leurs principaux intérêts résident dans :
- la réalisation d'une ou deux lames d'air, étanches à l'air, en contact avec la face peu émissive du produit, permet d'obtenir des résistances thermiques qui s'ajoutent à celle du produit. Toutefois cette performance thermique reste très inférieure aux niveaux réglementaires,
- la réalisation d'un pare-vapeur efficace côté intérieur des parois, la plupart des films étant très étanches à la vapeur d'eau,
- l'amélioration du calfeutrement : augmentation de l'étanchéité à l'air de parois non isolées si la réalisation est parfaite.

" Les films dits " réfléchissants " font appel à un principe physique connu depuis longtemps, qui consiste à réduire les échanges thermiques par rayonnement entre deux parois en diminuant l'émissivité de l'une des deux surfaces en vis-à-vis.

 

 

Les coefficients de transmission thermique  :

       Le coefficient U
Coefficient de transmission surfacique d'une paroi : le flux de chaleur à travers un mètre carré de paroi pour une différence de température d'un degré entre les deux ambiances que sépare cette paroi. Plus le coefficient est grand, plus la chaleur transmise est grande; s'exprime en W/m2.°K.

         Le coefficient K
C’est l'ancien coefficient de transmission surfacique d'une paroi. La lettre "K" est remplacée en 2020  et depuis déjà des années, par "U" afin d'être en conformité avec les directives et les normes européennes.

       Le coefficient R
La résistance thermique indique la propriété d'une paroi à s'opposer à l'écoulement de la chaleur. C'est l'inverse du coefficient K, elle s'exprime en m2.°K/W.

       Le coefficient Ψ ou Y
Coefficient de transmission linéique d'un plancher : le flux de chaleur à travers un mètre linéaire de plancher pour une différence de température d'un degré entre les deux ambiances que sépare ce plancher. Plus le coefficient est grand, plus la chaleur transmise est grande; s'exprime en W/m.°K.

Les coefficients G

  • G1 : coefficient volumique des déperditions (W/m3 °K) - Uniquement les déperditions au travers des parois sans renouvellement d'air.
  • GV : coefficient volumique des déperditions (W/m3 °C) y compris le renouvellement d'air  Les coefficients U
  • Ubât : coefficient volumique pour le bâtiment
  • Up : pour les murs
  • Uf : pour les planchers hauts et bas
  • Uw : pour les parois transparentes et translucides

 

Le renouvellement d’air
(volume chauffé/taux de renouvellement d'air en vol/h) x 0,34

 

Le degré-jours
La valeur de degré-jours de chauffage pour un jour donné est l'écart entre une valeur conventionnelle de la température intérieure (dite température intérieure de base - habituellement 18°C) et la température extérieure moyenne (plus faible) du même jour. Pour une période donnée, c'est la somme jour par jour, de l'écart entre la température intérieure de base et la température extérieure quotidienne moyenne.

 

Les unités
L'unité légale de l'énergie est le joule (J).

L'unité usuelle généralement employée est le kilowattheure (kWh) qui équivaut à 3 600 000 J.

La Tep (tonne-équivalent-pétrole) : unité de comptage d’énergie, qui permet de comparer le contenu énergétique de m3 de gaz, de kWh électrique, de stères de bois, à une tonne de pétrole.

La Tep = 10 000 thermies PCI ou 11 620 kWh (41,86 Gigajoules (Gj) )

1 méga-tep (Mtep) = 106 tep

Les équivalences énergétiques

1 tonne de charbon = en moyenne 0,66 tep

106 m3 de gaz naturel = 0,855 tep

1 m3 de bois = 0,25 tep (2 tonnes de bois = 1 tonne de pétrole)

       L’électricité n’est pas comptabilisée de la même façon :

       1 tep ( tonne équivalent pétrole ) vaut 4500 kWh (il faut consommer 1 tep de pétrole pour produire 4 500 kWh électriques dans une centrale thermique)

 

 

Coefficient U pour le verre :

L'évolution du verre s'est accélérée de façon magistrale depuis le début des années 1970.

Quelques rappels historiques :

sur le plan thermique : Il a fallu 2000 ans pour passer du coefficient U = 6 à 3, 40 ans pour passer de 3 à 1,5 et quelques années pour atteindre un coefficient U voisin de 1 ( U exprimé en watt/(m².K)

 

 

Coefficient U pour les murs et toitures :

l’inverse des métaux qui sont bons conducteurs de la chaleur, les isolants ne conduisent pas la chaleur.
La résistance thermique d’un matériau isolant est d’autant plus élevée que son épaisseur est grande et que son coefficient de conductivité (lambda) est faible.
La résistance thermique, exprimée en m2.K/W, s’obtient par le rapport de l’épaisseur (en mètres) sur la conductivité thermique λ (lambda) du matériau considéré.
Pour choisir un produit isolant ou d’isolation, on prendra en compte sa résistance thermique R qui figure sur l’étiquette du produit. Plus R est important, plus le produit est isolant.

 

 

Plus le coefficient Up est petit, plus les déperditions de chaleur sont faibles ; Donc moins besoin d'épaisseur de mur pour obtenir une bonne isolation ...

Juste pour comprendre le pourquoi...

Le phénomène de chaleur est en fait une vibration des atomes. Quand un atome est totalement immobile, on dit qu'il est au zéro absolu (dans l'échelle de Kelvin: donc 0 degré Kelvin = -273 degré centigrades). Plus l'atome vibre, plus il devient chaud.

Pour le faire vibrer, il faut lui fournir de l'énergie. Cela peut être fait de multiples manières:
- par frottement (frottez-vous les mains...)
- en le bousculant par les électrons d'un courant électrique (radiateur, ampoule...)
- en lui faisant absorber des rayonnement électromagnétiques (ne marche que pour certaines fréquences de ces rayonnement: les infrarouges): mettez-vous au soleil !
- en modifiant les assemblages d'atomes, lors de réactions chimiques tels que la combustion (rapprochez-vous du feu, ou faites un effort musculaire, qui provoque une combustion lente des sucres)

 

 

La capacité qu'ont les différents matériaux à transmettre la chaleur est caractérisée par les physicien avec un paramètre appelé conductivité thermique λ (lambda).

Par exemple, pour la laine de verre, λ=0,04 W/m.K.

Les thermiciens en déduisent la résistance thermique R d'une certaine épaisseur e du même matériau :

 

R = e/λ

exemple: pour de la laine de verre de 20 cm d'épaisseur (e=0,20m)  

R = 0,2/0,04 = 5 m²K / W. 


Si il n'y a plus d'atome, la chaleur ne peut plus se propager par conduction. C'est comme cela que l'on constitue une bouteille Thermos: on isole le café chaud de l'extérieur par une couche de vide. 

 

 

 

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photo représentant la pose d'une blower door par deux techniciens , aux prémices de l'infiltrométrie en 2010