Actis vs Saint Gobain : Pourquoi la laine de verre a perdu ?

Les raisons pour lesquelles les minéraliers, via FILMM pour Saint-Gobain, ont été déboutés en cassation.

Un événement judiciaire datant de novembre 2019, aboutissement d’une affaire d’environ 20 ans opposant l’entreprise Isover du groupe Saint-Gobain, plaignante via les entremises du Syndicat national des Fabricants d’Isolants en Laines Minérales Manufacturées (le FILMM), dont bien sûr la Laine de Verre (LV), à l’entreprise Actis, productrice, au moment du lancement de l’action judiciaire, d’Isolants Minces Réfléchissants (IMR) nous a mis la puce à l’oreille… 

Il s’agit ici du dernier acte de cette joute judiciaire. En effet, la cour de cassation, autorité suprême en France pour ce genre de conflits, s’est prononcée.

Une partie de l’argumentaire de l’accusé, la Société Actis, nous a pour le moins interpellés et, attendu qu’elle est sortie vainqueur (pour autant qu’il y en ait un) de ce pugilat juridique, nous nous devions d’analyser ses dires : dans certaines circonstances, la laine de verre pourrait, in situ, être jusqu’à 75 % moins performante que ce qui était espéré… et certifié par les autorités de tutelle !

Préalable

Les minéraliers ont attaqué la Sté Actis car cette dernière, dans une publicité fin des années 1990, affirmait que son isolant Triso Super 9 (pdf) était aussi efficace que 20 cm de LV.

Par sa décision, la cour de cassation permet à la Sté Actis de ne pas être inquiétée pour avoir affirmé que son IMR d’alors était, in situ, aussi efficace que 20cm de LV.

Nous ne trancherons ni sur le fond ni sur la forme de cette affaire, longue et, comme souvent avec la justice, relativement complexe dans ses développements. 

Cependant, quels étaient les arguments (majeurs et très résumés) des uns et des autres ? 

• De la part de Saint-Gobain : Entre autres que les débuts de cette affaire remontent à une époque (1996 – 2005) où il n’était pas fait obligation d’assurer une étanchéité au vent correcte concomitamment à la mise en œuvre d’un isolant.
• De la part d’Actis : dans tous les cas, que ce qui compte ce sont les prescriptions des fabricants et leur respect scrupuleux.

Ce qui nous a orientés vers ce point spécifique : le respect des prescriptions de mise en œuvre et, en particulier, de l’étanchéité des parois à l’air.

Ceci nous a semblé très important car, selon des déclarations d’Actis, reprises dans un article de Batiactu : dans le cas classique d’étanchéité au vent (Q4 à 0,6, conforme à la réglementation RT2012), la dégradation des performances des LV pourrait atteindre 28 % et dans le cas assez classique en rénovation, de Q4 à 1,3, les LV pourraient perdre jusqu’à 75 % de leur pouvoir isolant, dans les deux cas, in situ et dans des conditions spécifiques.

Dit autrement, une laine de verre GR32, produit phare actuel chez Isover, dotée sur tests en laboratoire d’un lambda de 0,032 pourrait, dans certains cas (respect simple de la RT2012), être mesurée à 0,032 x 1,28 = 0,04096, soit après arrondi, un lambda de 0,041 et que dans la rénovation classique 0,032 x 1,75 = 0,056 !

Dit encore autrement, pour un R de 8, il faudrait :

• avec un lambda de 0,032 : 8 x 0,032 = 0,256 m = 256 mm
• avec un lambda de 0,041 : 8 x 0,041 = 0,328 m = 328 mm
• avec un lambda de 0,056 : 8 x 0,056 = 0,448 m = 448 mm

… De quoi être interpellé n’est-ce pas ?

Que se passe-t-il l’été ?

Au-delà de nous interpeller et de confirmer ce que nous avions constaté depuis des années, nous avons voulu comprendre le(les) phénomène(s) en jeu.

Pour avoir été, dans une vie antérieure, artisan en isolation, spécialisé en isolants biosourcés et obnubilé par la protection des isolants via des membranes pare-vapeurs mises en œuvres dans les règles de l’art, à savoir membrane en continu, lés jointoyés, raccordés à la structure, non percés, non déchirés … en 2000, ça choquait ! Je pressentais tout cela au travers des retours clients.

Autant prévenir d’emblée, tel que l’a été formulé A. Einstein, généralement traduit de l’anglais par “Tout doit être aussi simple que possible, mais pas plus simple que ça”, nous préférons cette autre traduction “Tout doit être aussi simple que possible, mais pas simpliste” (principe du Rasoir d’Ockham).

Plusieurs phénomènes se cumulent pour expliquer ce qui se passe et… plusieurs conséquences peuvent en découler !

L’origine de ces désordres 

Voici ce qui est probablement la cause des contre-performances de la laine de verre : 

1. par grand soleil, la température d’un toit, sous la couverture, dépasse couramment 70°,
2. de l’air que l’on chauffe prend du volume, 
3. en présence de vent, les points 1 et 2 peuvent être accentués,
4. ayant pris du volume, soit l’air s’échappe, soit il devient un gaz comprimé, 
5. de l’air chaud peut contenir plus de vapeur d’eau que de l’air froid, 
6. l’air extérieur ambiant, chaud, contient très souvent beaucoup de vapeur d’eau, 
7. de l’air qui se refroidit peut contenir moins d’eau,
8. l’été, l’air intérieur ambiant peut être beaucoup plus froid que l’air extérieur,
9. l’humidité d’un isolant a une influence sur son lambda,
10. au-delà de 23 °C, le lambda n’est plus stable, 
11. les évacuations de l’air chaud au sommet des toits sont toujours notoirement insuffisantes,
12. un gaz comprimé qui se détend se refroidit, et donc…

Nous vous avions prévenus : ça ne sera pas simpliste ! 

Voyons chaque point dans le détail :

1) L’été, sous la couverture d’un toit, la température peut dépasser 70 °C

Par grand soleil, du fait de l’arrêt du rayonnement solaire et de la captation quasi intégrale des calories ainsi libérées, sous une couverture en ardoise, tuile ou tôle, la température peut rapidement dépasser 70°.

2) De l’air chauffé prend du volume

Une matière chauffée voit ses particules excitées et soumises à des mouvements aléatoires plus nombreux et plus rapides, provoquant plus de chocs entre elles.

Ce faisant, tout comme des gens qui bougent dans une pièce prennent plus de place dans une pièce et qu’on peut en mettre moins que si elles étaient stables, les particules de l’air, excitées sous l’effet de la montée en température, sont moins nombreuses dans un volume déterminé ou … point 4.

3) En présence de vent, les points 1 et 2 peuvent être accentués (dans le cadre d’un toit par exemple)

En bas de pente d’un toit il est nécessaire de ménager une prise d’air en vue de la ventilation de la couverture. En effet, il ne faut pas mettre l’isolant en contact avec la couverture ; il faut ménager un filet d’air en vue d’une circulation (pdf) propre à empêcher une éventuelle condensation sous la couverture ou permettre d’en assurer la disparition par évaporation.

La prise d’air basse est généralement ménagée sous forme de bandes grillagées soit dans le lambris sous les avant-toits soit dans des cache-moineaux mis entre les chevrons.

Sous l’effet d’un vent important de face, il se peut que beaucoup d’air soit “insufflé” dans l’espace de ventilation.

4) De l’air chauffé et dilaté, soit s’échappe, soit devient un gaz comprimé (ce qui le fait encore chauffer)

Dès lors que les particules de la matière, ici l’air, bougent, chacune prend plus de place (ce qui explique qu’un élément que l’on chauffe se dilate, à l’opposé du même qui, lorsqu’on le refroidit, se rétracte ; les mécaniciens connaissent bien ces phénomènes). Dès lors qu’elles prennent plus de place et que le volume initial d’air compte moins de particules, l’air est plus léger et il monte ; c’est le principe des ballons à air chaud. C’est aussi ce qui est à la base de la convection dans les bâtiments.

S’il ne peut s’échapper parce que confiné dans un récipient ou dans un espace fermé, l’air se comprime. Cet opération entraîne une montée en température (l’air chaud comprimé dans une pompe la rend vite difficile à tenir à la main).

5) De l’air chaud peut contenir plus de vapeur d’eau que de l’air froid

Plus un air est chaud, plus sa capacité de contenance d’eau sous forme de vapeur augmente sans que celle-ci se condense.

6) L’été, l’air ambiant extérieur, chaud, peut contenir plus de vapeur d’eau que l’air ambiant l’hiver, froid

A titre d’exemple :

• de l’air à 65° (nous verrons plus loin le pourquoi de ces valeurs) à 30 % d’Humidité Relative (HR), contient 47,40 g d’eau par kg d’air. Son seuil de saturation se situe à 40,32°.
• de l’air à 35° ne peut contenir que 36,55 g d’eau par kg d’air, ce qui correspond à son seuil de saturation (point de rosée).

7) De l’air qui se refroidit peut contenir moins de vapeur d’eau qu’initialement

Il s’agit là de l’évolution de l’humidité relative compte tenu d’une teneur absolue en eau fixe par kg, sous l’effet de l’évolution de sa température. ces variations sont observables dans le cadre du diagramme de Mollier.

Plus la température d’air est faible, plus vite sera atteint son point de saturation et donc la matérialisation d’un point de rosée.

8) L’été, l’air intérieur ambiant peut être beaucoup plus froid que l’air extérieur sous la couverture

Il est courant qu’il fasse 70° et plus sous la couverture alors que les occupants s’évertuent par tous moyens à demeurer à 30° ou moins à l’intérieur. 

Un delta de température de 40° est somme toute assez courant.

9) La teneur en eau d’un isolant peut faire varier son lambda

Extrait de Wikipédia, article qui résume bien ce que nous avons découvert sur d’autres, d’un abord plus complexe, dédiés au lambda : 

“Pour qualifier les matériaux hétérogènes au travers desquels la chaleur se propage en même temps par conduction, convection et rayonnement, la donnée de la conductivité thermique n’est pas suffisante. Pour les qualifier, on utilise une valeur de résistance thermique déduite d’essais en laboratoire.

Comme la conductivité thermique d’un matériau varie en fonction de la température et de l’humidité de celui-ci, les documentations technico-commerciales des matériaux doivent préciser, avec la valeur de λ, les conditions dans lesquelles cette valeur est obtenue. Cette valeur λ déclarée doit être éventuellement certifiée par un agrément technique.

D’autre part on opère une distinction entre λi, la conductivité thermique d’un matériau dans une paroi intérieure ou extérieure lorsque le matériau est protégé contre l’humidité due à la pluie ou à la condensation, et d’autre part λe, la conductivité thermique du même matériau non protégé contre cette humidité.”

10) La température élevée d’un isolant peut faire chuter son lambda

A nouveau extrait de Wikipédia : 

“Étant donné qu’il est d’autant plus difficile de minimiser les pertes thermiques que la température augmente, cette technique ne permet la mesure de la conductivité thermique qu’à des températures inférieures à la température ambiante (de 2 à 200 K sans difficulté, et jusqu’à 300 K(27 °C) pour les meilleurs appareils de mesure)” … 

“Pour les températures supérieures à la température ambiante, il devient de plus en plus difficile d’éliminer ou de tenir compte des pertes thermiques par radiation (conditions adiabatiques), et l’utilisation de la technique à l’état stationnaire présentée ci-dessus n’est pas recommandée. Une solution est de mesurer la diffusivité thermique en lieu et place de la conductivité thermique. Ces deux grandeurs sont en effet liées… ”

11) Les évacuations de l’air chaud au sommet des toits sont insuffisantes

Nous avons vu ci-avant, dans les points 1 et 2, que l’air “enfermé” sous la couverture risque fort de monter en température sous l’effet du rayonnement solaire.

Sous l’effet du vent, point 3, cette possibilité est accentuée. Ces trois effets (1,2 et 3 ci-avant) combinés font que l’air ainsi “piégé”, s’il ne peut pas s’échapper, va se comprimer.
Sous l’effet de cette pression, même faible mais bien réelle toutefois, l’air va chercher à migrer par tous moyens à sa disposition. Parmi ceux-ci se trouve… la migration vers l’intérieur à travers l’isolant et le pare-vapeur, ce dernier étant réputé généralement ouvert aux divers flux pour des raisons de transit dans l’autre sens l’hiver.

12) Un gaz dilaté qui se détend se refroidit

C’est précisément ce qui se passe lors de la purge de la cuve d’un compresseur : même en plein été, en pleine chaleur, la vidange d’une cuve d’air comprimé entraîne de facto la création d’un glaçon à la sortie de la vanne de vidange, ce qui bloque l’évacuation de l’air. Il faut attendre que ce glaçon fonde pour que la purge de l’air reprenne.

Les conséquences induites

Reprenons les causes listées ci-dessus et combinons les ensemble.

Ce qui se passe depuis l’extérieur

L’air ambiant extérieur, à 40°, atteint couramment 35 % d’Humidité Relative (HR).

Lorsque le soleil est très actif, l’air piégé entre l’isolant sous rampant et la couverture monte à 70° et plus sous l’effet du rayonnement solaire.

Attendu qu’il est très chaud et qu’il ne peut s’échapper car les systèmes de ventilation des sommets de toit sont trop faiblement dimensionnés, il se comprime.

Chaud et comprimé, il peut contenir plus d’eau en teneur absolue et atteindre les valeurs citées ci-avant, à savoir et pour rappel : 65° et 35 % d’HR, soit une teneur absolue en eau de 47,40 g par kg d’air.

Du fait qu’il est sous pression et ne peut s’évacuer vers l’extérieur, il va chercher à migrer partout où la chose lui est possible, entre autres à travers une éventuelle membrane pare-pluie de type HPV (Haute Perméance à la Vapeur d’eau).

Cette dernière, très ouverte à la migration de la vapeur d’eau, avec une équivalence Spraying Diffusion (Sd) en mètre d’air de moins de 0,5 mètre va le laisser transiter, lui et la vapeur qu’il contient, en ne régulant pas celle-ci.  

Ce qui se passe vers l’intérieur

Les occupants ayant pour obsession (et nous les comprenons tout à fait) de maintenir la température intérieure à 30° ou moins, la partie d’isolant la plus proche du volume habitable sera, peu ou prou, à la même température.

Cet isolant, en vue de le protéger l’hiver contre les excès de transit de vapeur d’eau de l’intérieur vers l’extérieur, se voit “doublé”, en face chaude, d’une membrane pare-vapeur de régulation entre lui-même et la partie habitable.

Ce pare-vapeur est, au mieux, doté d’une valeur Sd variable, il est dit alors “hygrovariable” ; au pire il est doté d’une valeur fixe, souvent vers 17 mètres d’équivalent d’épaisseur d’air.

Ce qui se passe dans l’épaisseur de l’isolant

Nous l’avons vu ci-avant, la stabilité du lambda d’un isolant est dépendante de son taux humidité.

Il n’est véritablement mesurable de façon fiable que jusqu’à une température de 27°, et encore pour les meilleurs appareils.

Comment va évoluer le lambda de la laine de verre du fait de sa teneur en vapeur d’eau ou, pire, en eau liquide ?

L’air qui va transiter dans le matelas isolant, de l’extérieur vers l’intérieur, tel que nous venons de le décrire ci-avant, y pénètre à 65° environ, avec ses 47,40 g d’eau par kg d’air.

Chemin faisant, dans sa progression vers l’intérieur et jusqu’à atteindre la partie la plus proche de la partie habitable, il voit sa température chuter de 65° à 30°.

Ceci sera vrai jusqu’au moment où, ne pouvant plus stocker de calories, l’isolant y montera en température : ceci dépend du déphasage, lui-même dépendant de la chaleur spécifique des matériaux, de leur densité de mise  en œuvre et de leur épaisseur.

Au fil de ce cheminement et de la baisse de température, les capacités de l’air à contenir de l’eau sous forme de vapeur diminuent… jusqu’à atteindre la température critique de condensation ; dans le cas présent, avec 47,40 g d’eau par kg d’air : 40,32°.

Attendu que les isolants minéraux sont dépourvus de performance en terme de sorption, la vapeur d’eau n’a d’autre solution que de se condenser… ce qui est catastrophique pour cet isolant… dont les performances sont déjà dégradées du fait de la détérioration du lambda.

Dans l’exemple ci-avant, la température de chaque kg d’air qui transite à travers le matelas isolant baisse de 65° à 30°, sa teneur absolue en eau est de 47,40 g par kg. Lorsqu’il arrive sur la face interne de l’isolant, sa température devient de 30° et sa teneur maximale en vapeur d’eau chute à 36,55 g/kg.  Il s’est donc “déchargé” de 47,40 – 36,55 = 10,85 g… Ce volume d’eau se retrouve dans l’isolant et vient y remplacer l’air captif ; forcément, le rendement thermique chute !

Comment va évoluer le lambda du fait de la température de la laine de verre ?

Sur toute son épaisseur, l’isolant est à une température très nettement supérieure aux 27° annoncés comme limite de fiabilité du lambda, avec (65° – 27°) 38° au-delà de la possibilité d’une mesure fiable du lambda… et encore, pour les meilleurs appareils de mesure seulement !

Sur toute l’épaisseur donc, le lambda n’est plus fiable.

Tel qu’il a été décrit ci-avant, il faut alors lui substituer une approche au travers de sa diffusivité. 

Désormais dotées de bons lambdas, les laines de verre en panneaux sont mises en œuvre en épaisseur relativement faible. Dotées de chaleur spécifique médiocre, elles ne peuvent compter que sur la densité pour espérer disposer d’une bonne diffusivité… or leur densité de 27 kg au m3, n’est pas suffisante pour suppléer efficacement aux limites d’efficacité décrites précédemment.

Solutions

Opter pour des isolants totalement étanches aux flux de vapeur, mais…

Il est toujours possible de choisir un isolant très fermé aux flux de vapeur. Il annule de facto, l’été, les risques de dégradation des performances par l’apparition d’un point de rosée, avantage indéniable, mais cet avantage l’été deviendra un inconvénient l’hiver.

De plus, ce type d’isolants, dotés de lambdas très bons à excellents, nécessite des épaisseurs faibles pour répondre aux exigences réglementaires.

De faible densité, dotés  d’une chaleur spécifique moyenne à faible et mis en œuvre en faible épaisseur, ils sont peu efficaces globalement au plan du déphasage… 

Donc ils ne représentent pas non plus la solution idéale pour lutter contre la pénétration de la chaleur l’été.

Privilégier les isolants fibreux à lambda moyen mais dotés de fortes capacités en chaleur massique et de réelles capacités en sorption

Au final, la solution “isolation avec un isolant fibreux” est très correcte, probablement une des meilleures si… et seulement si le matériau choisi est :

• doté d’un lambda moyen et nécessite une épaisseur significative pour répondre aux critères de la résistance thermique R , 
• mis en œuvre avec une densité relativement élevée (de 30 à 70 kg/m3 selon le livre “L’isolation écologique” de JP Oliva et S. Courget, publié aux Ed. Terre Vivante),
• en capacité de se charger en eau du fait de ses qualités de sorption et désorption sans perdre de performance significativement.

Ces qualités cumulées sont l’apanage des isolants d’origine végétale (pdf).

Ventiler les sommets de la couverture de façon très importante 

Il faut ne pas se contenter de ce qui est préconisé dans les DTU “couverture” en terme de volume de renouvellement d’air entre l’isolant et la couverture.

En effet, si les surfaces d’entrée d’air sont amplement suffisantes en pied de rampant, au sommet elles sont notoirement insuffisantes pour que l’air chaud s’en échappe suffisamment vite.

Les doubler par rapport aux us et coutumes nous semble un minimum nécessaire.

Réaliser une mise en œuvre parfaite pour éviter les phénomènes de “filet” d’air parasite qui se détend

La pose d’un film pare-pluie ou autre matériau assurant la même fonction doit être réalisée de telle sorte que le transit de l’air y soit réparti sur la plus grande surface possible. Il faut bien veiller à ne pas générer ou conserver des fuites ponctuelles, de telle sorte à éviter les effets d’un gaz qui se détend, ce qui génèrerait des points de rosée très localisés mais importants.

Conclusion

Tout d’abord : il ne faut pas donner à cette décision de justice une dimension qu’elle n’a pas : elle ne permet pas de conclure que la laine de verre est un mauvais isolant, pas plus qu’elle ne permet d’affirmer que les Isolants minces réflecteurs sont de bons isolants.

Ce que nous avons analysé :

• La chaleur courante sous une couverture exposée à un rayonnement solaire important est trop élevée pour qu’un isolant puisse y conserver le lambda qui a pu lui être attribué suite à des essais en laboratoire à des températures entre 10 et 20 °C.
• Les laines minérales, dépourvues de capacités hygroscopiques de sorption et désorption ne peuvent pas retarder l’apparition des points de rosée en faisant baisser la teneur absolue de l’eau dans l’air suite à sa prise en charge par les fibres elles-mêmes.
• Elles sont naturellement dotées de capacité en chaleur spécifique faible, mises en œuvre à des densités également relativement faibles et, au final, mises en œuvre en trop faible épaisseur, elles ne peuvent pas compter sur un déphasage suffisant pour retarder la pénétration des calories.

Ce que nous en avons conclu : pour isoler un toit contre la chaleur, l’isolant le mieux adapté est à la fois en capacité de renvoyer le rayonnement, de laisser migrer correctement la vapeur d’eau, de pouvoir “écrêter” les pics d’apport de vapeur d’eau par des capacités de sorption; il doit être doté d’un lambda correct, avpoir une bonne capacité de stocker momentanément les calories et que ces calories stockées le jour puissent être évacuées la nuit… ce à quoi, certes imparfaits, les isolants d’origine végétale sont le plus en capacité, globalement, de répondre.

Sources photos : Claude lefrançois; pixel2013 falco, stevebp, erzetich pour Pixabay, Wikimédia

La lettre d'information de Claude Lefrançois, alias Papy Claude

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