L’isolation thermique en rénovation pour les bâtiments professionnels

Les enjeux de l'isolation

Quelques rappels chiffrés

Répartition des dépenses énergétiques dans les logements

Les dépenses énergétiques des bâtiments tertiaires présentent la même prévalence du poste chauffage. La très médiatique réduction des consommations d'éclairage n'est donc pas à la hauteur des enjeux financiers. La rénovation thermique, incluant l'isolation mais aussi la production de chaleur (qui fera l'objet d'un autre guide), est donc stratégiquement prioritaire.

Consommation d'énergie primaire selon les types de bâtiments

Il est généralement possible d'un point de vue technique de diviser par deux la consommation, et donc la facture énergétique d'un bâtiment existant. Le dimensionnement de l'opération de rénovation étant soumis au calcul du retour sur investissement.

Pertes de chaleur d'un bâtiment résidentiel ou tertiaire

Contrairement à certaines idées reçues, les fenêtres sont rarement la priorité. Les parois et le toit sont de loin le premier poste de fuite, entre 57 et 75% ! Le renouvellement de l'air, qu'il soit volontaire (ventilation) ou subi (fuites), n'est pas négligeable. Enfin, une mauvaise régulation peut être à l'origine d'un « manque à gagner » de 10 à 15%.

Principes de l'isolation thermique en rénovation

Principes généraux

Selon les lois de la physique, la chaleur se propage grâce à trois phénomènes :

• La convection : ce transfert d'énergie utilise un « support » mobile, en l'occurrence l'air. C'est pourquoi il est indispensable de supprimer les fuites d'air vers l'extérieur, qui emportent avec elles une grande quantité d'énergie. L'étanchéité à l'air peut être mesurée in situ à l'aide d'une porte soufflante plaçant le bâtiment en surpression et/ou dépression. Ce test est également appelé « test d'infiltrométrie ».


• La conduction : dès qu'une différence de température existe entre deux points d'un même matériau (ou entre deux matériaux en contact), un transfert de chaleur entre les deux zones s'opère. Ce principe est à l'origine des ponts thermiques, qu'il faut chercher, et supprimer si possible lors d'une rénovation thermique. Ces ponts sont non seulement à l'origine de pertes de chaleur, mais aussi de condensation à l'intérieur des bâtiments, occasionnant moisissures et dégradations.


• Le rayonnement infrarouge : tout matériau chaud émet une certaine quantité d'infrarouge, dont une partie est absorbée par les objets environnants, et une autre réfléchie. C'est sur ce principe de réflexion des infrarouges que les isolants minces sont conçus. Les pertes d'un bâtiment par rayonnement infrarouge sont généralement très inférieures aux autres types de pertes.

L'isolation des murs

Deux approches sont possibles, en fonction du bâtiment, et des contraintes d'usage des utilisateurs :

• L'isolation par l'intérieur (ITI) : il s'agit d'apposer à l'intérieur du bâtiment, et de manière étanche à l'air, des produits isolants. Cette technique est de loin la plus connue.
  • Avantages :
    • Technique ancienne bien maîtrisée
    • Ne modifie pas l'aspect extérieur du bâtiment
    • Grand choix de produits
    • Peut se faire pièce par pièce selon les finances
  
  
  • Inconvénients :
    • Ne supprime pas (tous) les ponts thermiques
    • Réduction de la surface utilisable de pièces
    • Pièces inutilisables pendant les travaux
  
  
• L'isolation par l'extérieur (ITE) : On ajoute une couche d'isolant par dessus les murs extérieurs : enduits, panneaux semi-finis, bardage (bois, zinc, tuiles?), vêtures (panneaux industriels finis). Les techniques et les matériaux sont nombreux et en pleine évolution.
  • Avantages :
    • Ponts thermiques plus facilement supprimés
    • Utilisation du bâtiment pendant les travaux
    • Très efficace
  
  
  • Inconvénients :
    • Parfois impossible pour des raisons techniques ou esthétiques
    • Assez cher

L'isolation des toitures

Pour l'isolation du toit, il convient de distinguer trois cas :

• Isolation d'un bâtiment à combles perdus : il suffit de poser l'isolant en vrac ou en rouleau à même le sol des combles. Cette situation est de loin la moins chère à traiter. Pour le cas où les combles seraient aménageables, l'isolant peut être recouvert d'un plancher. Notons toutefois que les combles ainsi aménagés ne sont pas isolés.


• Isolation de combles aménagés : à l'instar des mûrs, il est possible d'isoler le toit par l'intérieur ou par l'extérieur :
  • Isolation du toit par l'intérieur : de loin la plus fréquente car la plus simple à mettre en oeuvre. Elle consiste à ajouter un isolant (rouleaux, panneaux, produits en vrac dans des caissons), assorti d'une couche décorative (plaques de plâtre et peinture, lambris?). Elle doit être réalisée avec soin pour s'assurer de l'étanchéité à l'air.
    • Avantages :
      • Grand choix d'isolants
      • La moins chère
    
    
    • Inconvénients :
      • Ne traite pas tous les ponts thermiques
      • Perte de hauteur sous plafond importante, et donc de surface utilisable debout.
  
  
  • Isolation du toit par l'extérieur : n'est intéressante qu'à l'occasion d'une réfection de couverture. Elle recouvre en réalité deux techniques :
    • L'isolation « entre chevrons » est effectuée en insufflant un isolant en vrac dans les caissons créés naturellement par la charpente et un parement intérieur existant. C'est en quelque sorte une manière de profiter d'une réfection de toiture pour isoler « l'intérieur » du toit en passant par l'extérieur.
      • Avantages :
        • Pas de modification de la charpente
        • Pas de perte de volume intérieur
        • La moins chère des ITE
      
      
      • Inconvénients
        • Performances potentiellement bridées par l'épaisseur des chevrons
        • Réfection totale de la couverture
        • Beaucoup plus chère que l'ITI
    
    
    • Le sarking consiste à apposer au-dessus des chevrons des panneaux isolants rigides, sur lesquels est installée la couverture. Il en existe plusieurs variantes selon les produits utilisés, notamment les panneaux multifonctions qui regroupent plusieurs fonctionnalités en un seul produit (ex : pare-vapeur intégré à l'isolant, panneaux « clipables » parfaitement étanches à l'air...).
      • Avantages :
        • Excellentes performances
        • Pas de perte de volume intérieur
        • Pose rapide
      
      
      • Inconvénients
        • Très chère (réfection totale de la couverture)
        • Nécessite parfois des travaux de maçonnerie additionnels (pignons).
    
    
    • Isolation d'un toit terrasse : Il existe de nombreuses méthodes pour isoler un toit plat, avec ou sans étanchéité à l'eau. Il est toutefois recommandé de procéder par l'extérieur.

L'isolation des sols

Elle peut être très simple lorsque le bâtiment repose sur une cave ou un vide sanitaire accessible, ou beaucoup plus complexe si le sol existant est directement posé sur un terre plein. Il faut dans ce cas changer totalement le revêtement, et parfois détruire la dalle béton (si elle existe) pour créer l'espace nécessaire à l'isolant. D'une manière générale, il est préférable de faire appel à un professionnel pour s'assurer que les sols soient exempts de ponts thermiques et d'humidité.

Technique des matériaux

Performances techniques des isolants

Le coefficient Lambda : Conductivité thermique

Il permet d'évaluer la conductivité thermique d'une matière, ou d'un matériau composé de plusieurs matières. Exprimé en watts par mètre par kelvin (W/mK), le lambda mesure la quantité de chaleur ayant traversé un mètre de matériau, dont les deux parois présentent une différence de 1 K (degré kelvin). La conductivité thermique augmentant avec la température ambiante et l'hygrométrie, le lambda indiqué sur les matériaux d'isolation est mesuré à 10°C et à l'état sec. Plus le lambda est faible, meilleure est la capacité isolante du matériau.

L'indice R : Résistance thermique

Elle s'obtient en divisant l'épaisseur du matériau concerné par sa conductivité (son lambda). Exprimée en m2.K/W, elle mesure ainsi la capacité d'isolation d'un produit donné. Ainsi, 10 cm de laine minérale auront un « R » inférieur à 20 cm.
Si plusieurs matériaux sont apposés en sandwich, il suffit alors d'additionner les résistances thermiques de chacun pour obtenir la résistance totale.

L'Indice U : Coefficient de transmission thermique

Tous simplement, l'inverse mathématique de la résistance thermique, soit U = 1/R. Il permet de mesurer la quantité d'énergie traversant un produit d'isolation donnée (matériau + épaisseur). Cet indice, considéré comme plus facile à comprendre, est de plus en plus utilisé. Evidemment, plus U est faible, meilleur est l'isolant.

L'indice Phi : Décalage de phase ou Déphasage thermique

Exprimé en heures, il permet d'estimer le temps que met un flux de chaleur à traverser l'isolant, sans considérer la partie de chaleur non transmise grâce à la résistance thermique. Autrement dit, l'indice Phi mesure le décalage entre un pic de température à l'extérieur d'un bâtiment, et le même pic affaibli à l'intérieur. Cet écart augmente principalement avec l'inertie thermique du matériau, directement corrélée à sa densité et à son épaisseur.

Un grand déphasage thermique, de 8 à 12 heures, est particulièrement intéressant pour le confort des bâtiments en été car il « retient » la chaleur accumulée dans la journée pour la diffuser la nuit, période plus fraîche. On obtient ainsi un effet « amortisseur » de l'isolant.