Comment garder la chaleur?

Pour garder la chaleur, il n'y a pas de mystère: Dans une maison, c'est l'air qui est chauffé (par transmissions de chaleur via soit des radiateurs, soit un plancher chauffant), et c'est donc lui qui contient les calories. Seulement voilà, si vous avez un trou dans votre maison (a fortiori dans le plafond, vu que l'air chaud s'élève) l'air chaud, contenant cette chaleur, va s'échapper, et être remplacé par de l'air froid (et vous aurez en bonus un joli courant d'air).Le principe est donc de garder la maison étanche (on verra plus loin les inconvénients d'une maison étanche) afin de limiter la déperdition calorique par évacuation de l'air chaud.

D'ailleurs à ce sujet, la ventilation de notre appartement a été nettoyée, et devinez quoi? Depuis que le renouvellement du débit d'air atteint les 30 mètres cube dans la cuisine, les toilettes et la salle de bain, nous avons ressenti de suite une baisse de température lorsque la température extérieure est tombée; alors qu'auparavant, on ne chauffait que 4 semaines pour l'année, on se retrouve avec un bon 17° sans chauffage alors que nous sommes qu'en octobre!

Il faut savoir que même dans une maison étanche à l'air, la chaleur va se dissiper: au contact des parois froides d'un mur, ou d'une fenêtre, cet air chaud va transmettre la chaleur au matériel, qui lui même va le transmettre à l'extérieur de la maison. Cela est valable dans les deux sens: S'il fait chaud à l'extérieur et froid à l'intérieur, la chaleur va petit à petit s'immiscer dans la maison.

La conductivité et la résistance thermique

Chaque matériau a une capacité de conduire la chaleur. C'est ce qu'on nomme en général le coefficient U. Par exemple, une fenêtre avec un U global (c'est à dire qui tienne compte de la vitre mais aussi de l'armature en PVC) de 1.45 va transmettre 1.45 watt de chaleur par Kelvin (et pas degré Kelvin - merci GuiHome) de différence entre les deux surfaces des parois et par mètre carré.

Parfois, on parle de R (en général, on parle de conductivité thermique pour les pièces mobiles comme les portes et fenêtres) qui est la résistivité thermique, et qui correspond à l'inverse de la conductivité thermique. Un R de 0,5 pour un mur signifie donc que le mur a une conductivité thermique de 2 ( 1 / 0,5 ).

On voit que dans l'expression de la conductivité thermique (et son inverse), les valeurs sont données par mètre carré et par Kelvin (qui est une autre échelle de notation de température, comme les degrés Celsius ou les Fahrenheit). Ce qui veut dire que plus la surface d'exposition est grande, plus vous perdrez d'énergie; de même plus la différence entre la température extérieure et intérieure est grande, plus vous perdrez d'énergie.

Supposons un mur de 10 mètres de long, de 2,5 mètre de haut, avec une température extérieure digne des pingouins (-15°C), alors que vous souhaitez dans votre intérieur un joli 20°C, si votre mur a une valeur R de 0.75 (cas des murs de vieille maisons non isolées), vous allez perdre: 1 / 0.75 * 10 * 2.5 * (20 - ( -15 ) ) = 1166 W de chaleur. Eh oui, pas de bol ca se multiplie. Et les gens du Sud ont bien de la chance, ils n'atteignent que rarement des températures de -15°C (contrairement à nous, gens du Nord-Est).

Si l'on compare maintenant ce mur à un mur "récent" bien isolé (je vais prendre pour exemple mon mur avec un R de 5) nous avons une déperdition pour la même surface de 175 W. Les pertes caloriques ont été pratiquement divisées par 10!

La règle est donc simple: plus la surface des murs est petite, moins grande est la déperdition d'énergie. Il faut donc éviter au maximum les maisons biscornues (les pires sont celles qui ont des formes convexes, ou en forme de U).

Les maisons récentes sont bien mieux isolées que les vieilles maisons, qui ne l'étaient pas du tout à leur époque. De nos jours, il existe plusieurs types d'isolation, notamment les isolations à base de laine de verre, laine de roche, polystyrène, polyuréthanne, ou si vous vous sentez l'âme d'un écolo, en fibres végétales (bois, chanvre, et même liège).

Alors, comment bien choisir son isolation?

Pour ma part, il y a deux critères importants dans le choix d'un isolant: sa valeur lambda (correspondant à la résistivité thermique R divisée par l'épaisseur de l'isolant), et son prix d'achat / mise en œuvre. A mes yeux, un isolant pour les murs sortait du lot: la laine de verre Isover GR32, avec isolation intérieure (isolant aussi choisi par BEGI 67). Vous pouvez consulter la base de données des isolants certifiés par l'Acermi pour obtenir tous les certificats nécessaires correspondant à chaque isolant.

Pourquoi cette isolant ci? Tout simplement parce que le prix de la laine de verre (10 € / m² environ) est de deux à trois fois moins cher que le polystyrène, trois à quatre fois moins cher que le polyuréthanne, pour un pouvoir isolant a peine plus faible que le polystyrène (R = 3.15 pour 100mm alors que le polystyrène tourne à 3.35 pour 100mm d'épaisseur).

D'ailleurs, petite parenthèse, j'ai été particulièrement déçu par les isolants naturels qui sont pourtant souvent cités récemment: leur résistivité thermique n'est pas géniale (sauf a des épaisseurs dépassant les 20cm) et n'atteignent que rarement les capacités d'isolation des isolants chimiques, pour un prix souvent supérieur.

L'autre avantage avec la laine de verre (et les isolants semi rigides en général) est qu'ils sont... semi-rigides. Cela permet de s'assurer au maximum qu'il n'y a pas de trous de la jonction entre les plaques d'isolants. En effet un trou dans l'isolation est ce qui peut être le pire, étant donné que cela crée un pont thermique parl lequel toute la chaleur va fuir (l'air au niveau du trou va se refroidir, créer un léger courant d'air et être remplacé par de l'air chaud qui lui va aussi se refroidir, etc...).

Mais vous avez certainement vu avant que j'ai parlé d'un R = 5 avant dans mon calcul. Eh bien c'est très simple, la brique que nous utilisons pour ma maison est un modèle de brique en terre cuite spécifique fait par Wienerberger, une société Autrichienne, qui apporte un R supplémentaire de 1.27, qui combiné à 120mm de GR 32 nous apporte un R global de 1.27 + 3.75 = 5.02 (les résistivités thermiques ont cette merveilleuse propriété de s'additionner bêtement).

Pour le sol, nous avons choisi de l'Efisol TMS Grand Format, qui nous donnait un R global de 4.65 pour 100mm (un matériau performant, mais extrêmement cher, parce que sinon, j'aurais mis du polyuréthanne partout). Au début, notre constructeur nous avait mis 60mm de TMS, prétextant que, la chaleur montant, l'isolation du sol (surtout sur une cave qui serait moins froide que l'extérieur) n'avait pas autant d'importance qu'une isolation de mur, en contact direct avec l'air froid, ou même avec la toiture, qui se doit de garder l'air chaud.

BEGI 67 techniquement pas tort sur ce point, mais vu que nous visons le label BBC à moyen-long terme (norme RT2012), nous lui avons donc demandé les possibilités d'augmenter l'isolation au niveau du sol: il nous a laissé le choix entre des hourdis polystyrène et un passage à 100mm de TMS en passant par une réhausse de la maison. Un tour rapide sur les certifications Acermi pour le hourdis polystyrène me démontrait qu'il valait mieux mettre le TMS, deux fois plus isolant pour la moitié du prix.

En ce qui concerne la toiture, le constructeur nous avait proposé 240mm de Monospace 35 pour les rampants et 400 mm de la même laine de verre pour le toit. La Monospace 35 ayant un lambda de 0.035 (d'ou son nom), nous nous retrouvions avec un R global de 6.85 pour les rampants et de 11.4 pour le toit.

Je n'avais rien a redire pour l'isolation du toit, mais pour les rampants, ayant un mauvais souvenir d'un ami d'enfance qui cuisait littéralement dans sa chambre orienté sud-ouest, je préférai changer la laine de verre sous les rampants par de la GR32 en 260mm, pour un R global de 8.2.

Le point faible de l'isolation: les fenêtres

Deux points restaient à discuter: l'isolation des fenêtres et éléments mobiles et le renouvellement de l'air intérieur.

La conception de la maison et son orientation jouent un role important au niveau de l'isolation. En effet, on peut avoir une différence d'une dizaine de degrés entre une zone à l'ombre et une zone éclairée par le soleil. Rappellez vous que la conductivité thermique est exprimée en fonction de la différence de température intérieure et extérieure: Pour reprendre le calcul précédent, supposons que l'on soit exposé plein sud, et que donc, le soleil nous apporte une différence de température bienvenue de 10°C par rapport à la température à l'ombre sur un mur bien isolé; nous nous retrouvons donc avec le calcul suivant: 1 / 5 * 10 * 2.5 * ( 20 - ( -15 + 10 ) ) = 125 W de déperdition, au lieu des 175 W calculé précédemment.

Il faut savoir que la conductivité thermique Ug (g = global) des fenêtres descendent rarement en dessous du 1.4 pour du double vitrage (isolation renforcée avec film argentique, etc...), et 1.1 pour du triple vitrage, ce qui nous donne en R = 0.7 pour du double vitrage, et 0.9 pour du triple vitrage. Comparé à notre R de 5 pour le mur, on constate que les éléments mobiles sont des trous béants dans l'isolation de la maison (et encore je n'ai pas parlé des volets!) et forment des ponts thermiques importants.

Si l'on tient compte de la différence de température apportée par le soleil, on voit vite qu'il est plus avantageux de mettre les fenêtres et baies vitrées au sud (le soleil est orienté au sud lorsqu'il fait le plus chaud, donc lorsqu'il augmente le plus la température) pour limiter la "casse" au niveau du pont thermique.

Ainsi sur la conception de notre maison, aucune fenêtre n'est orienté au nord (là ou le soleil ne brille jamais), sauf une fenêtre de toit qui apporte de la lumière dans la cage d'escalier, et que nous avons passé en triple vitrage pour limiter les déperditions énergétiques.

Toutefois, mettre les fenêtres au sud crée un autre problème: en été, quand le soleil tape, la chaleur rentre plus facilement (le pont thermique fonctionne dans les deux sens, rappelez-vous). Il est donc fortement conseiller de mettre un auvent sur les fenêtre au sud, pour empêcher les rayons solaires directs d'atteindre la baie vitrée, et de faire un effet cocote-minute fort désagréable. Si en plus vous avez des volets roulants motorisés en PVC, il est conseillé de fermer les volets pendant la période de chauffe en été, car ceux ci, de couleur claire, et légèrement isolants (ne vous attendez pas a des miracles non plus...) peuvent aider à couper l'entrée de chaleur.

Notre choix d'isolation est presque défini, reste maintenant à savoir comment, dans notre maison totalement étanche à l'air, nous allons pouvoir respirer. La norme RT2005 nous force à installer une VMC dans la maison, qui est sensé se charger du renouvellement de l'air.

La VMC, et son impact sur l'isolation...

Une VMC basique se charge d'extraire l'air vicié de la maison, et par effet de dépression, faire venir de l'air frais à l'intérieur de la maison. Le problème a mes yeux est que l'air extrait contient toutes les calories de chauffe, et l'on arrive à environ 30% des déperditions de calories si l'on a une maison au niveau des normes RT2005. Dans notre cas, c'est même encore pire, étant donné que nous avions choisi de renforcer l'isolation au maximum, d'après mes calculs, j'obtenais une perte de 50% d'énergie par renouvellement de l'air intérieur.

Il existe toutefois un type de VMC nommé les VMC double flux, qui peuvent, via un échangeur thermique, ou un couplage avec un puits canadien récupérer une partie des calories éjectées pour les réinjecter dans la maison. On arrive a des rendements d'environ 60% pour les meilleures VMC double flux, ce qui fait que 60% des calories de l'air éjecté se retrouvent dans l'air insufflé dans la maison.

Grâce à cet ensemble d'éléments, nous savions à peu près ou nous allions au niveau de l'isolation. Il ne nous restait plus qu'une simulation du bilan thermique de la maison (obligatoire depuis la RT2005) pour savoir quelle chauffage prendre, et comment le dimensionner.

Post scriptum: On entend souvent sur des forums des querelles de clocher entre isolation intérieure et extérieure. A mon avis, ces querelles ne sont pas réellement fondées; l'isolation extérieure a pour principe de limiter les ponts thermiques au niveau de la dalle (la jonction entre l'isolation du sol et celle des murs ne peut pas être jointe à cause des problèmes de conception) mais la plupart des isolants extérieurs sont des isolants rigides, à même de laisser des petites fissures par lesquelles la chaleur s'échapperait... au final, le plus important c'est que le boulot soit bien fait, pour minimiser les pont thermiques en question.

Addendum: Suite au précédent crash de mon serveur, les commentaires n'ont malheureusement pas pu être récupérés. Les auteurs respectifs m'en voient désolé.