Mais pourquoi donc une isolation… isole ?

Alors, élémentaire mon cher Watson ? Ben non. Sinon on aurait pas fait d’article !
Dans sa forme la plus élémentaire, l’isolation fonctionne en emprisonnant l’air dans le matériau isolant.
Comme les molécules d’air sont piégées dans l’isolant, leurs mouvements sont beaucoup plus limités, ce qui ralentit le transfert de chaleur par convection à travers le matériau isolant. En gros air chaud et air froid stagnent dans l’isolant et ne s’échangent pas de calories. Ce qui est chaud reste chaud et ce qui est froid, reste froid.
Ça parait très simple non ? Bon quand même il y a un peu plus que cela…
Car, en plus de la convection, il y a aussi la conduction et le rayonnement.
Or il faut comprendre le fonctionnement des trois pour comprendre le fonctionnement de l’isolation.

Alors pour commencer, comment la chaleur se transfère-t-elle ? 

La chaleur est une énergie thermique et cette énergie thermique peut être transmise à d’autres matériaux par les trois méthodes mentionnées ci-dessus :

La Conduction – la chaleur se déplace à travers une substance solide (comme un radiateur métallique) par les électrons libres qui entrent en collision avec d’autres et transfèrent la chaleur de la partie chaude à la partie froide du matériau.

La Convection – la chaleur se déplace dans un gaz ou un liquide, comme l’air de votre salon ou l’eau de votre système de chauffage. Lorsque les particules d’un gaz ou d’un liquide se réchauffent, elles se déplacent plus rapidement, ce qui fait que le gaz ou le liquide se dilate et devient moins dense.

L’air ou l’eau s’élève alors et, à mesure qu’il s’élève au-dessus du radiateur, des particules froides sont attirées derrière lui pour remplacer les particules ascendantes. Ces particules froides se réchauffent ensuite par conduction lorsqu’elles entrent en contact avec le radiateur et le cycle continue.

Le Rayonnement – il s’agit d’ondes d’énergie électromagnétique (ou rayonnement infrarouge) et non de particules (contrairement aux deux autres catégories ci-dessus). Plus un objet est chaud, plus il dégage de rayonnement infrarouge. Le rayonnement se déplace bien dans l’air ou dans le vide, mais pas dans les solides.

C’est ainsi que nous ressentons la chaleur du soleil, même si elle traverse le vide de l’espace. C’est aussi pour cela qu’il fait moins chaud à l’ombre d’un objet solide.

Les objets de couleur sombre et terne émettent plus de rayonnement infrarouge que les objets brillants et de couleur claire. Vos radiateurs fonctionneraient donc mieux s’ils étaient peints en noir mat plutôt qu’en blanc brillant.

Et tout cela appliqué à une maison : Eh bien c’est simple au final.  La chaudière chauffe l’eau qu’elle contient par conduction et convection. Le processus de convection déplace l’eau dans la tuyauterie où elle transmet sa chaleur aux radiateurs par conduction. Les radiateurs chauffent ensuite l’air par conduction et rayonnement. Enfin, l’air réchauffe la pièce et nous-mêmes par convection.

Il est important de souligner qu’il est impossible d’arrêter le transfert de chaleur. Il est seulement possible de le ralentir. Mais pour cela il faut des matériaux qui conduisent mal la chaleur. Ce sont des isolants. 

Le but de l’isolation :

Et voilà tout le principe d’une isolation de maison :  on applique des matériaux mauvais conducteurs de chaleur pour ralentir le transfert de chaleur au sein de la maison et surtout entre la maison et son environnement extérieur.. 

Ainsi l’isolation de votre maison conserve le froid ou le chaud  en réduisant :

• La conduction, en ayant une masse très faible.
• La convection, en piégeant les molécules d’air et en limitant leur mouvement.
• Le rayonnement, en ayant juste assez de masse pour ralentir le transfert de chaleur par rayonnement.

Mais pourquoi ajouter des matériaux alors ? Eh bien car le béton, l’acier ou le plâtre sont d’assez bons conducteurs de chaleur et permettent donc à la chaleur de passer rapidement.Mais ils sont nécessaires car leurs propriétés mécaniques en font de bons matériaux de construction (ils sont solides quoi !). 

C’est tout le dilemme : il faut des matériaux à forte masse pour que la maison ne s’envole pas au premier souffle du vilain loup. Mais il faut des matériaux à faible masse pour réduire les transferts de chaleur. Donc il faut les deux.

Quels sont les effets d’une isolation inadaptée ou mal posée?

Bon eh bien pas la peine de se couper les cheveux en quatre : l’effet sera la perte de chaleur en hiver et de froid en été…. 

Mais qu’est ce qui peut poser ce problème ?

Une isolation mal ajustée peut signifier qu’il y a des espaces d’air entre le matériau isolant et le tissu de votre maison ou que l’isolation est posée trop finement.

Par exemple, si vous placez un rouleau d’isolant de 390 mm de large entre deux solives de plafond qui ont un espace de 400 mm entre elles, vous aurez un espace de 10 mm qui ne sera pas isolé.

Vous pourriez penser que c’est assez proche et que cela ne fera pas une grande différence. Cependant, cet espace de 10 mm permet à l’air de circuler, ce qui permet à la chaleur de passer et de s’échapper par convection, conduction et radiation.

Des matériaux incomplets : Je vais compliquer un peu plus les choses en vous disant que vous devez également installer un pare-vapeur ou une couche de contrôle de la vapeur sur le côté chaud de l’isolation et une couche d’étanchéité à l’air sur le côté froid de l’isolation.

Ces couches empêcheront la vapeur d’eau de pénétrer dans l’isolation par l’intérieur et empêcheront le « lavage par le vent » (lorsque l’air se déplaçant sur et à travers l’isolation en retire la chaleur et la rend moins performante).

Comment vérifier la qualité de son isolation ? Heureusement, cela peut être fait assez facilement en s’assurant qu’il y a un bon pare-vapeur (voir ci-dessous), qu’il n’y a pas d’espace entre les bandes, que l’épaisseur est constante et que vous ne stockez pas d’objets dessus qui pourraient la comprimer. Si ce contrôle visuel ne  révèle pas d’anomalie c’est que vous êtes bon. après si vos factures d’énergie sont trop importantes, c’est qu’il y a un loup caché quelque part. Mais à moins d’arracher tout l’isolant pour le trouver, faite appel à un professionnel sérieux et de confiance (il y a quand même quelques pratiques très très discutables sur ce marché de la rénovation énergétique) 

Quels sont les deux principaux types d’isolants ? 

Lorsque vous essayez de comprendre le fonctionnement de l’isolation, il est également important de savoir qu’il existe deux principaux types d’isolation et que chacun d’entre eux comporte de nombreux sous-types :

Isolation à cellules ouvertes – les interstices de cette isolation sont tous reliés entre eux, ce qui signifie que l’air peut passer à travers (bien que très lentement). Ainsi le froid ou la chaleur peuvent passer à travers par convection. Plus l’isolant est épais, plus l’air passe lentement, ce qui signifie que ses propriétés isolantes sont corrélées à son épaisseur.

Isolation à cellules fermées – les interstices de l’isolation ne sont pas reliés, les « vides » sont séparés et, par conséquent, l’air (ou autre gaz) dans la bulle ne peut pas facilement transmettre sa chaleur ou son froid à la bulle suivante. Les isolants les plus performants ont des cellules fermées et présentent généralement un rapport d’environ 95-97% de gaz par rapport à la structure, ce qui rend le taux de convection très faible.

Pour des raisons évidentes, l’isolant à cellules fermées sera l’isolant le plus performant. Mais hélas, la performance a un prix : ces matériaux sont bien plus chers.

Après vous vous en doutiez, si ce n’était pas le cas je n’aurais même pas mentionné les cellules ouvertes, car il faut en mettre d’épaisses tartines pour isoler aussi efficacement que ceux à cellules fermées. 

A connaître pour évaluer les isolants:  Valeurs R et Valeurs U

Il s’agit de valeurs nominales pour différents matériaux indiquant leur efficacité thermique. Alors à regarder de près avant de mettre le budget des prochaines vacances chez dans les caisses de votre enseigne préférée…

Je ne vais pas entrer dans les détails ici (je ne suis moi même pas ingénieur), mais il faut en comprendre les bases-  car vous verrez ces chiffres cités lorsque vous regarderez les différents types d’isolation :

Valeur U – mesure la vitesse à laquelle la chaleur traverse un matériau (plus le chiffre est bas, mieux c’est).

La valeur R – est la capacité d’un matériau à résister au flux de chaleur (plus le chiffre est élevé, mieux c’est).

Donc retenez : U-Bas R-Haut, ce qui fait ubaro en quelques sortes. 

Maintenant, si vous voyez chez bricobidule quelqu’un crier frénétiquement UBARO UBARO devant les rouleaux de laine de verre; n’appelez pas le SAMU mais prenez le dans vos bras…. Vous êtes copain de blog !

Différents sous-types d’isolants :

Isolation en matelas – c’est le type d’isolation le plus communément utilisé et vous l’avez probablement vu dans les greniers et les murs à colombages. Il est généralement de couleur rose ou jaunâtre/brune et est à cellules ouvertes. Mais c’est aussi l’un des types d’isolation les moins chers et il est généralement posé d’une manière qui ne lui permet pas de donner le meilleur de lui-même.

L’isolation en vrac ou soufflée – les formes les plus courantes sont la cellulose, l’isolation en fibres minérales et les billes de PSE. Ils sont soufflés en vrac dans les combles et les cavités murales. Comme pour le type de matelas, il s’agit d’un isolant à cellules ouvertes qui permet de remplir les zones difficiles d’accès.

Mousse isolante rigide – se présente sous la forme de grandes feuilles et peut être à cellules ouvertes ou fermées. Il en existe plusieurs types, dont le XEPS (polystyrène extrudé), le EPS (polystyrène expansé), le PIR (polyisocyanurate), le PUR (polyuréthane) et les panneaux phénoliques. Selon le type que vous choisissez, vous obtiendrez des valeurs r et u variables.

Mousse isolante pulvérisée – isolation à cellules fermées ou ouvertes qui est pulvérisée sur la structure, ce qui signifie qu’il n’y a pas de joints ou de trous d’air si elle est installée correctement.

Pare-vapeur et étanchéité à l’air :

C’est bien beau de connaître le fonctionnement de l’isolation (vous allez briller au prochain dîner chez vos beaux-parents !), mais vous devez aussi savoir qu’en augmentant l’isolation de votre maison, vous augmentez le risque de condensation, ce qui pourrait causer des dommages à l’avenir. 

Et pas n’importe lesquels. Ceux du genre charpente toute pourrie. Donc ceux du genre qui vont faire fondre votre chéquier plus vite qu’un WE à Monaco (et plus longtemps)…

Pour éviter ce risque, il est essentiel que vous, ou votre constructeur, installiez un pare-vapeur de bonne qualité sur le côté chaud de l’isolation. Cela empêche la vapeur d’eau de passer à travers l’isolation où elle peut se déposer sur les surfaces froides et se condenser (or ce qui est froid c’est souvent le sol ou le toit et toutes ces jolies poutre en bois qui ne demandent qu’un peu d’eau pour se faire gratouiller par quelques champignons)

Ce phénomène peut même se produire à l’intérieur de la structure de votre maison, là où il n’est pas visible (condensation interstitielle).

Vous devez également installer une couche d’étanchéité à l’air sur le côté froid de l’isolation afin d’éviter qu’un phénomène de convection ne réduise l’efficacité de l’isolant.

Comment fonctionne l’isolation – Conclusion :

Nous espérons qu’à ce stade, toutes vos questions relatives au fonctionnement de l’isolation dans votre maison ont trouvé une réponse. Pour résumer, vous devrez choisir la meilleure isolation possible en fonction de votre budget en comparant les valeurs r et/ou u. Les isolants les moins chers devront être plus épais.

Les isolants bon marché devront être plus épais pour obtenir des valeurs r/u (UUUUBBBÂÂÂÂROOOOOO!!!!) similaires à celles des isolants plus chers.

Veillez à ce que l’isolation soit bien posée, sans interstice, et installez un pare-vapeur pour éviter les problèmes de condensation.

Si vous souhaitez obtenir un peu plus d’informations sur les différents types d’isolants disponibles, jetez un coup d’œil à mes différents articles sur les différents isolants, la mousse isolante en spray, l’isolation des cavités par soufflage, la mousse isolante rigide et l’isolation en blue jean… Vous les trouverez tous référencés dans cet article sur l’isolation