II/ Le "B.A-BA" de l'isolation
Vouloir isoler c'est bien mais quand on va en magasin et qu'on regarde
les caractéristiques d'un isolants on est assailli par des symboles et des unités qui
nous embrouillent les idées.
Se lancer dans une volonté d'isoler requiert donc une connaissance du "langage"
de l'isolation. Nous allons donc voir dans cette partie quelles sont les différentes
valeurs qui définissent les isolants.
1 - Les différentes grandeurs physiques dans l'isolation.
a) La conductivité thermique
La conductivité thermique, de symbole lambda : λ est une grandeur
physique qui caractérise le pouvoir qu'a l'isolant à conduire la chaleur. Dans le système
international, son unité est le W.m-1.K-1 ou le W.m-1.°C-1.
Plus cette grandeur est petite mieux le matériaux sera isolant. C'est donc l'une des choses
la plus importante à regarder quand on veut choisir un isolant.
b) La résistance thermique
La résistance thermique, de symbole R exprime la capacité d'un matériau à
résister au froid et au chaud. Cette grandeur se calcule par le quotient :
e désigne l'épaisseur d'isolant en mètre et λ la conductivité thermique.
L'unité de la résitance thermique est donc le m2.K.W-1 ou le m2.°C.W-1.
La résistance thermique varie donc en fonction de l'épaisseur.
Plus R est grand, plus l'épaisseur d'isolant que l'on a mise est efficace
(voir notre expérience réalisée dans le 2 - ).
c) Le coefficient de transmission thermique
Le coefficient de transmission thermique, de symbole U, montre la quantité
de chaleur qui traverse une paroi en fonction du temps, de la surface, et du gradient
de température entre les deux cotés du mur. Il s'exprime en W.m-2.K-1ou
en
W.m-2.°C-1. C'est l'inverse de la résistance thermique
totale de la paroi:
Plus sa valeur est faible, plus la paroi sera isolée.
d) L'inertie
L'inertie ou capacité thermique de symbole C, est la capacité d'un matériau
à stocker de la chaleur. On la calcule grâce à la formule:
Avec ρ masse volumique de l'isolant en kg.m-3, et Cp sa
chaleur massique en Wh.kg-1.K-1.
C aura donc pour unité le Wh.m-3.K-1.
Plus sa valeur est grande, plus le matériaux peut stocker de la chaleur.
e) Le déphasage
Le déphasage de symbole φ est le temps que met la chaleur à traverser une paroi.
On pourrait dire que c'est l'avancement de l'onde de chaleur dans le matériau.
On l'exprime en heures. Plus le déphasage est élevé, mieux c'est. En effet ,
en été le fait d'avoir un grand déphasage par exemple de 12 heures permet de garder la fraicheur
dans la maison alors qu'il fait chaud dehors.
f) L'énergie grise
L'énergie grise est l'énergie brute (primaire) nécessaire au cycle de vie d'un produit,
c'est à dire l'énergie nécessaire pour extraire, transformer, distribuer le produit mais
également le recycler quand il arrive en fin de vie :
Source : http://www.toutsurlisolation.com/Choisir-son-isolant/Comparer-les-isolants/L-impact-environnemental
Elle aide donc à faire un choix, plus écologique: plus le valeur de l'énergie grise,
exprimée en kWh/m³, est grande, plus il faut éviter d'acheter ce produit peu respectueux
de l'environnement. Par exemple, elle nous permet de faire le choix entre de la laine de
verre et de la laine de chanvre ou peut nous inciter à faire l'acquisition d'un produit
local pour diminuer la consommation d'énergie due aux transports. L'énergie grise nous
fait aussi prendre conscience qu'il faut faire durer un maximum les produits achetés.
Car par exemple si on achète un produit dont l'écobilan énergétique est peu élevé mais
qu'on le change tous les mois, il aurait mieux valu acheter un produit avec une énergie
grise plus élevée qui aurait duré des années...
g) Résistance à la diffusion de vapeur d'eau
La résistance à la diffusion de vapeur d'eau montre, comme son nom l'indique, si un
matériau est plus ou moins apte à laisser passer l'humidité. En isolation, il faut prendre
en compte ce critère. En effet si on a une trop grande résistance à la vapeur d'eau, cette
dernière ne vas pas pouvoir sortir de la maison et va faire pourir les murs et l'isolant alentour.
On calcule la résistance à la diffusion de vapeur de symbole Sd, exprimée en mètres, grâce à la formule :
"μ" réprésente le coefficient de résistance à la diffusion de la vapeur d'eau.
Ce coefficient exprime la résistance du matériau concerné par rapport à la résistance de l'air.
Pour informations, le verre a un μ infini. En effet l'humidité ne traverse pas ce matériau mais
se condense à se surface.
"e" représente l'épaisseur (en m) de l'isolant.
2 - Application
Maintenant que vous connaissez les différentes grandeurs physiques et leur significations, vous pouvez facilement comprendre la fiche de certification d'un isolant :
- Le cadre bleu, indique les caractéristique du produit étant liées au marquage CE. Il doit être composé du logo CE, de l'adresse de la société, du numéro de conformité CE, de l'année d'apposition du marquage CE,...
- Le cadre vert est composé des différentes grandeurs physiques, classifications concernant le produit. On y retrouve la conductivité thermique (λ), la résistance thermique (R), l'euroclasse (réaction au feu), ...
- Le cadre rouge indique les dimensions du produit. On peut y lire son épaisseur, sa largeur et sa hauteur. Toutes les données sont en milimètre.
- Le cadre orange contient les certifications de l'isolant. Certains organismes vérifient les données du fabricants et, si leurs test sont concluant, apposent leur logo. Nous voyons ici le symbole de ACERMI mais il pourrait y en avoir d'autre.
On retrouvera certaines de ces grandeurs dans les fiches techniques des différents isolants
de la partie 3.
Nous avons vu quels sont les différentes grandeurs qui régissent l'isolation.
Mais quand est-ce qu'un matériau est isolant ? C'est ce que nous allons voir maintenant.
3 - Le principe même de l'isolation...
Nous pouvons nous demander comment on trouve qu'un matériau est isolant.
Et bien la réponse est simple: il faut que l'isolant soit constitué d'air et que ce dernier
ne puisse pas être mis en mouvement. Un isolant "emprisonne" donc l'air. C'est pour cela que
nous pouvons avoir des matériaux très légers tels que le polystyrène expansé.
Cas n°1: le matériau n'étant pas suffisamment dense, l'air est
capable de se faufiler entre les fibres et ainsi des cellules de convection se mettent en place.
Il est conseillé d'utiliser alors une isolation plus dense pour éviter ce phénomène, qui est le
plus efficace pour dissiper la chaleur (transmettre à l'extérieur).
Cas n°2: l'isolant rend l'air statique, par sa densité, et ainsi
évite qu'une convection se mette en place. C'est ce qui rend une isolation efficace.
Source http://www.asder.asso.fr/httpdocs/IMG/pdf/Isolation_exterieure_Asder_21octobre2010.pdf
L'isolation va donc viser à immobiliser l'air, qui devient alors très bon isolant lui-même. En effet, lorsque des cellules de convection se mettent en place, la chaleur passe très rapidement d'un côté à l'autre de l'isolant, puisque comme nous l'avons déjà dit, c'est le phénomène de transmission de chaleur le plus efficace. Notre but est donc d'avoir affaire uniquement à la conduction thermique.
Transition : Après avoir vu les différentes grandeur physiques concernant l'isolation, nous allons faire une expérience pour montrer l'influence de l'épaisseur de laine de verre sur son pouvoir isolant.
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