Isolation Thermique des bâtiments : concepts de base

Lors d'une construction ou d'une réforme, le choix des matériaux est une étape fondamentale. Il est très important de choisir les meilleurs matériaux pour que rien ne manque à notre projet. L'une des principales propriétés à prendre en compte est la capacité d'isolation thermique des matériaux que nous allons utiliser.

Ensuite, nous expliquerons les clés à prendre en compte pour choisir entre différents matériaux isolants pour vos projets. Découvrez dans ce billet les aspects fondamentaux pour obtenir une isolation thermique efficace dans notre bâtiment.

Définition

Chez Panel Sandwich Group, nous disposons de produits de la plus haute qualité possible, y compris ceux qui offrent la meilleure isolation thermique. Ce concept peut être résumé comme une propriété associée à la capacité de transmission de la chaleur. En d'autres termes, pour mesurer le niveau d'isolation thermique d'un matériau, il faut tenir compte de sa capacité à réduire la transmission de la chaleur. Ce terme, que nous expliquerons plus loin, est également connu sous le nom de résistance thermique.

La clé de l'isolation thermique d'un matériau réside donc dans sa capacité à réduire la transmission de la chaleur. Il suffit donc de connaître la résistance thermique du matériau pour savoir s'il s'agit d'un bon isolant. Mais avant de savoir ce qu'est la résistance thermique, il est nécessaire d'expliquer comment la chaleur est transmise. Le transfert de chaleur est le phénomène qui se produit lorsque deux ou plusieurs objets interagissent et que leur énergie thermique est transférée par différents types de mouvements de particules et de concepts chimiques. Ceux-ci varient en fonction du type de transfert de chaleur concerné, chacun d'entre eux impliquant des fonctions et des processus différents.

Formes de Transfert de la Chaleur

Le transfert de chaleur entre les matériaux peut se produire de trois manières différentes, en suivant toujours le même schéma de direction de transfert (d'une température plus élevée à une température plus basse) :

1. Conduite

Ce processus est basé sur le flux direct de chaleur à travers la matière en raison de leur contact physique. Ce contact direct implique le transfert d'énergie thermique entre les deux corps, ou parties de corps, qui sont généralement à des températures différentes. Les zones les plus chaudes sont celles dont l'énergie thermique est la plus élevée, tandis que les zones les plus froides sont celles dont l'énergie thermique est la plus faible.

Ce système de transmission de la chaleur, qui consiste en un mouvement d'atomes à l'intérieur d'un corps, est prédominant dans les corps solides. Il est donc très important pour l'isolation thermique des bâtiments, car la plupart des éléments de construction sont installés en contact les uns avec les autres et le processus de conduction influencera leur isolation.

2. Convection

Processus basé sur le transfert de chaleur au sein d'éléments gazeux ou liquides. La chaleur est donc transmise par le mouvement physique des molécules chaudes présentes dans les zones à haute température vers les zones à basse température et vice versa, équilibrant ainsi les différentes températures. La convection naturelle est produite par la différence de densité résultant d'une différence de température.

Dans les bâtiments, la convection du flux de chaleur est ascendante. Par conséquent, un toit doté d'une bonne isolation thermique permettra d'utiliser la chaleur générée à l'intérieur de la maison.

Le flux de chaleur qui se produit entre la surface d'un matériau et un fluide, par exemple entre l'extérieur de la tuile et l'eau de pluie ou de rosée, produit un transfert de chaleur par conduction à travers la fine couche de fluide située à proximité de la surface.

Ce processus met en évidence l'importance de la ventilation et de l'élimination de l'humidité due à la condensation. En effet, même si l'isolation thermique du toit ou de la façade est correcte, l'apparition d'humidité dans les éléments en contact avec les matériaux d'isolation thermique entraîne une plus grande conduction superficielle. De même, la présence d'humidité dans une solution de construction donnée entraîne une forte consommation d'énergie en refroidissant la température intérieure du bâtiment.

3. Radiation

Le processus de rayonnement est basé sur la transmission d'ondes électromagnétiques dans l'espace. Ces ondes sont invisibles et l'énergie thermique est émise par rayonnement infrarouge par toute matière dont la température est supérieure à 0ºC.

Le rayonnement thermique est le rayonnement qui résulte exclusivement de la température. Le rayonnement dépend de la température thermodynamique du corps émetteur et est indépendant de la température du corps récepteur ou de l'environnement. En d'autres termes, l'énergie rayonnée par tous les corps est une conséquence directe de leur température.

Concepts à prendre en compte

Lorsque l'on étudie et analyse la capacité d'isolation thermique d'un élément de construction, il faut savoir interpréter certaines valeurs. Nous allons maintenant expliquer brièvement la résistance thermique, la conductivité thermique et la transmittance thermique.

1. Résistance Thermique (R)

Il s'agit d'un concept clé pour mesurer le niveau d'isolation thermique d'un matériau de construction, puisqu'il s'agit de la capacité d'un matériau à isoler thermiquement. En d'autres termes, il s'agit de sa capacité à empêcher la chaleur de passer par conduction.

Pour son calcul, il est également nécessaire de connaître l'épaisseur du matériau (e) et sa conductivité thermique (λ) :

R = e/λ

Dans le cas d'un élément de construction constitué de plusieurs couches d'isolation thermiquement homogènes, la résistance thermique de chaque matériau est additionnée pour obtenir une valeur de résistance thermique totale (R_T).

2. Conductivité Thermique (λ)

Le concept ci-dessus nous permet de déduire l'importance de la conductivité thermique (λ). Il s'agit d'une propriété thermique caractéristique d'un matériau homogène, qui équivaut à la quantité de chaleur par unité de temps qui traverse une couche d'épaisseur et une unité de surface du matériau, par unité de différence de température. En d'autres termes, il représente la capacité d'un matériau à laisser passer la chaleur par conduction et par unité de mesure d'un mètre. Plus sa valeur est faible, moins le matériau a de capacité thermique et, par conséquent, meilleur est l'isolant thermique.

Mais il n'est pas seulement important que le matériau d'isolation thermique ait une bonne conductivité thermique. Pour atteindre l'objectif d'isolation thermique, il est également essentiel de dimensionner l'épaisseur d'isolation appropriée.

Son unité de mesure dans le système international est le Watt divisé par mètre par degré Kelvin (W/m.ºk). En règle générale, un matériau de construction est considéré comme ayant une bonne isolation thermique seulement si λ < 0,065 W/m.ºk.

Qualité des Matériaux d'Isolation

Dans le tableau suivant, vous pouvez vérifier les valeurs approximatives de la conductivité thermique (λ) des principaux matériaux d'isolation thermique (ces données peuvent varier en fonction de la densité du matériau) :

3. Transmittance Thermique (U)

Vous ne pouvez pas terminer la lecture de ce billet sans savoir ce que signifie ce concept si largement utilisé dans le monde de la construction. Le coefficient de transmission thermique (U= W/m²K) désigne la quantité de chaleur qui traverse, par unité de temps et de surface, un élément de construction lorsqu'il existe un gradient thermique de 1ºC ou 1ºK de température entre les deux milieux qu'il sépare. On peut donc en déduire que le coefficient de transmission thermique est inversement proportionnel à la résistance thermique : plus la résistance des matériaux qui composent une enveloppe est grande, moins il y a de pertes de chaleur à travers celle-ci. En d'autres termes, il s'agit de la capacité d'un élément de construction à transmettre la chaleur dans sa position réelle :

• Plus le U est élevé, plus l'effet d'isolation thermique de l'élément est faible.
• Plus le coefficient U est faible, meilleure est l'isolation thermique et plus faible sont les pertes de chaleur à travers l'élément.

Par conséquent, et en conclusion générale, l'isolant idéal est celui qui ne transmet pas la chaleur (U= 0).

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