Super-isolation de la toiture

Publié le 26 novembre 2016, mise à jour le 13 décembre 2016
par Michel et Marie-Andrée Gazeau

Article en cours de rédaction

La chaleur a tendance à monter : le plafond et la toiture sont au contact de l’air le plus chaud de la pièce. Comme les pertes de chaleur à travers une paroi sont proportionnelles à la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur, ce sont ces parois qui doivent être particulièrement isolées.
Dans la perspective du réchauffement climatique, l’isolation de la toiture doit être particulièrement soignée. C’est encore plus vrai dans notre maison de Lourdes : la couverture en ardoises, imposée par l’architecte des bâtiments de France, se comporte comme un capteur solaire. Les températures sous ardoises peuvent atteindre 60°C en été.

Pour que la température de la maison reste vivable durant les mois d’été et éviter d’utiliser un climatiseur à pompe à chaleur qui contribuerait au réchauffement climatique, nous allons expérimenter une super-isolation de la toiture.

Les composants


Les 2 notions thermique de bases :
- Le coefficient de conductivité thermique lambda λ qui exprime sa faculté à conduire la chaleur. Plus λ est petit, plus le matériau est isolant (les matériaux isolants courants ont des λ compris entre 0,025 et 0,050 W / m.K)
- La résistance thermique R. Exprimée en m2.K / W s’obtient par le rapport de l’épaisseur (en mètres) sur la conductivité thermique λ du matériau considéré. La résistance thermique d’un matériau isolant est d’autant plus élevée que son épaisseur est grande et que son coefficient de conductivité est faible. Plus R est grande, plus la paroi est isolante.

Tableau récapitulatif

Matériau Épaisseur (mm) Conductibilité thermique λ (W/m2°C) Résistance thermique R (1) (m2°C/W) Coût isolation (€/m2)
Résistance surfacique (2) extérieure 1/he 0.5
Ardoise 5 2.1 0.002
Lame d’air à 1 surface réfléchissante 20 21 0.14
Film pare-pluie 0.3 0.002
Lame d’air à 2 surfaces réfléchissantes 27 0.14
Film multi-réflecteur 25 2.60 (5) 3.80€
Lame d’air 2 faces réfléchissantes 20 0.44
Film multi-réflecteur 25 2.60 (5) 3.80€
Ouate de cellulose 240 0.041 5.85 7.56€
Film pare-vapeur 0.06 0.5 0.0
Lambris pin du Nord 9 0.12 0.08 5.95€
Résistance surfacique (2) intérieure 1/he 0.9
Total 12.0 25.11€ (4)

(1) R = épaisseur(mm) / λ(W/m2°C) /1000 . Exemple : 240mm de ouate de cellulose, λ = 0.41W/m2°C. Calcul : R = 240 / 1000 / 0.041= 5.85m2°C/W
(2) Résistance thermique qui s’oppose à la transmission de chaleur à la surface de la paroi
(3) Lames d’air non ventilées : la résistance thermique d’une lame d’air de 20mm d’épaisseur dont les 2 parois sont très réfléchissantes est de 0.32 (m2°C/W) pour une lame d’air horizontale à flux de chaleur ascendant,et de 0.55 (m2°C/W) pour une lame d’air verticale.
Comme la toiture a une pente de 40°, nous avons pris la moyenne des 2 valeurs, soit 0.44
(4) Total pour le seul surcoût dû aux matériaux d’isolation)
(5) D’après les indications des fournisseurs, le multi-réflecteur serait l’équivalent à 200mm de laine de verre, soit 5.60m2°C/W, par sécurité nous avons pris moins de la moitié (voir la suite de l’article sur les caractéristiques thermiques des multi-réflecteurs.

R Résistance thermique totale : 12.0 m2°C/W
(somme des résistances thermiques de chacun des composants de la paroi)
Cette valeur est très largement au dessus des valeurs préconisées par la règlement thermique BBC Effinergie RT 2012, le maximum donné est de 10 m2°C/W pour la zone climatique la plus froide. Si on avait pris l’équivalent 200mm laine de verre pour chaque film multi-réflecteur, on aurait R = 14.3 m2°C/W...

D Déperditions par m2 et par °C : 0.086W
(D = 1/R = 1 / 11.51 = 0.087W )

Surface totale du plafond sous toiture : 48m2

Diff t° Différence de température entre l’extérieur et l’intérieur : prenons par exemple 50°C à l’extérieur, 28°C dans les combles -> Diff t° = 22°C

Dt Déperditions totales sous toiture : 91W
(Dt = D x S x Diff t° = 0.086 x 48 x 22 = 91W)

S’il fait 50°C à l’extérieur, il faut extraire 91W pour compenser les apports par le plafond et maintenir une température de 28°C dans les combles.
Un système de rafraîchissement par évaporation naturelle est capable de fournir cette puissance frigorifique.

Film multi-réflecteur - isolant mince

- Isolation thermique et acoustique
- Isolation constante dans le temps : pas de tassement
- Inaltérable et imputrescible
- Résistant à l’eau et à la poussière
- Non nocif, non irritant, non allergique
- Gain de volume et de temps
- Pose rapide et facile

En plaçant l’isolant entre 2 lames d’air de 20mm minimum on obtient une barrière thermique comparable à un isolant en laine de verre de 200mm d’épaisseur agissant par absorption.
Efficacité thermique équivalente mesurée selon une méthode basée sur des tests réalisés en conditions réelles d’utilisation, comparant la consommation d’énergie d’un bâtiment isolé avec un isolant (type ACTIS) et celle d’un bâtiment identique isolé avec 200 mm d’une laine de verre de conductivité thermique λ = 0,04 W/m.K (méthode validée par BM TRADA, laboratoire anglais accrédité, membre de l’EOTA)

1- Actis TRISO-SUPER 12
19 composants
- 2 films externes renforcés
- 6 films internes
- 8 mousses intermédiaires
- 3 ouates intermédiaires

Performance thermique : équivalente à 210 mm de laine minérale λD = 0,04 W/m.K, soit d’un R = 5,25 m².K/W (1)
Émissivité : 0,05
Épaisseur totale : env. 35 mm
Largeur : 1,60 m
Longueur : 10 m
Poids : 12,5 kg env. (0.78 kg/m2)

(1) Efficacité thermique équivalente mesurée selon une méthode basée sur des tests réalisés en conditions réelles d’utilisation, comparant la consommation d’énergie d’un bâtiment isolé avec un isolant ACTIS et celle d’un bâtiment identique isolé avec 200 mm d’une laine de verre de conductivité thermique λ = 0,04 W/m.K (méthode validée par BM TRADA, laboratoire anglais accrédité, membre de l’EOTA).

2- Multicouches 27 composants
- 2 films polyester métallisés armés
- 2 épaisseurs de ouate 60 g/m2
- 11 intercalaires réflectifs métallisés 20µm
- 5 épaisseurs de mousse 0.8mm
- 7 épaisseurs de géotextile non-tissé
Épaisseur totale : env. 25 mm

3- Multicouches 24 composants
- 2 films polyester métallisés armés
- 2 épaisseurs de ouate 60 g/m2
- 10 intercalaires réflectifs métallisés 20µm
- 10 épaisseurs de mousse 0.8mm
Épaisseur totale : env. 30 mm
Largeur : 1,50 m
Longueur : 17.25 m
Prix : 3.80€/m2 (Castorama 11/2016)

4- Caractéristiques d’isolation thermique - Les Produits Minces Réfléchissants (PMR)

Les études réalisées dans le cadre du PREBAT montrent qu’en période froide et pour une pose en mur ou en toiture, la résistance thermique maximale d’un PMR courant de 2 cm d’épaisseur associé à deux lames d’air adjacentes étanches de 2 cm d’épaisseur minimum chacune, ne peut pas dépasser 2 m2.K/W avec les technologies actuelles. Cette résistance thermique est équivalente à celle d’un isolant classique courant de 6 cm d’épaisseur environ, ce qui est généralement insuffisant pour répondre aux exigences réglementaires.
Ce calcul est effectué dans les conditions les plus favorables (et notamment une pose bien réalisée).
Source : Ademe - Avril 2012

Le Syndicat des fabricants d’isolants réflecteurs minces multicouches (Sfirmm) s’est étonné du parti pris de l’Ademe, qui a choisi "d’exhumer" une ancienne étude. Ses résultats sont sujets à caution, dit-il dans un communiqué, précisant que le Sfirmm avait fait part, à l’époque, de nombreuses réserves sur le référentiel de tests en situation réelle utilisé dans le cadre du PREBAT. Et de rappeler également que le CSTB avait été condamné par le Tribunal de commerce de Paris suite à des commentaires hâtifs publiés sur la base d’un pré-rapport de cette étude...
Source : Batiactu

Remarque : curieusement un document de l’Ademe que nous avions consulté il y quelque temps sur les mesures in-situ (comparaison entre 2 bâtiments) a disparu de leur site, sans doute en lien avec ce qui l’oppose au Sfirmm. Ce document faisait mention d’une résistance thermique équivalente à celle d’un isolant classique courant de 10 cm d’épaisseur.

La mesure in situ
En situation réelle, les modes de transferts d’énergie (conduction, convection, rayonnement,…) sont complexes et s’opèrent naturellement de manière simultanée. Les mesures in situ permettent de les apprécier dans la globalité

La méthode consiste à isoler de manière différente des bâtiments identiques et calibrés, et à mesurer puis comparer les consommations d’énergie nécessaires pour maintenir ces bâtiments à une température intérieure identique et constante, quelles que soient les conditions climatiques extérieures.

- Un bâtiment est équipé d’un isolant de type « laine minérale » (20 cm, R = 5), un matériau dont les performances thermiques sont connues et certifiées par les méthodes conventionnelles.
- Un bâtiment est équipé de l’isolant mince multicouche réflecteur dont ACTIS souhaite évaluer les performances thermiques.

La durée effective du test est comprise entre 12 et 14 semaines.
Les résultats des nombreuses campagnes de tests in situ réalisées à ce jour dans différents pays européens en France, en Angleterre et en Allemagne démontrent, de manière concordante, que mesurée en conditions réelles d’utilisation, la performance thermique d’un isolant mince multicouche ACTIS est équivalente à celle des isolants traditionnels les plus épais.
Ce protocole de mesure in situ a été défini par BM TRADA, un organisme anglais membre de l’EOTA (European Organisation for Technical Approval).

Cette méthode de tests en conditions réelles d’utilisation est la méthode proposée dans le cadre des démarches d’Agrément Technique Européen et de normalisation au Comité Européen de Normalisation (CEN) qui sont en cours d’instruction pour les isolants minces multicouches réflecteurs.
Source : Actis

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étude-conductibilité
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