Qui dit isolation, dit isolant, consommation et mise en œuvre de matériaux isolants. Au nom de l’efficacité énergétique, nous sommes invités à isoler toujours plus, partout et pour des raisons diverses : qui pour dépenser moins de chauffage ; qui pour augmenter le niveau de confort ; qui pour limiter son empreinte carbone… chacun a une ou des bonnes raisons de sacrifier à cette pratique généralisée qu’est l’isolation des habitats.
Certains préconisent de mettre des épaisseurs d’isolants de plus en plus importantes, visant, comme si c’était possible, le zéro fuite de calories, d’autres préconisent la combinaison d’isolants entre eux, chacun étant susceptible d’amener sa part de performance.
Donc, les raisons d’isoler sont multiples et les solutions tout autant.
Dans cet article, nous n’allons pas aborder le choix des techniques, pas plus d’ailleurs que le choix de tel ou tel isolant, les conditions climatiques, les situations et états des bâtis, les aspirations des occupants. Les contraintes diverses étant multiples, nous laissons chacun(e) libre de faire ses propres choix.
Nous souhaitons simplement informer sur les matériaux isolants disponibles et les possibilités qu’ils offrent.
Nous n’avons aucune prétention à passer en revue chaque isolant possiblement disponible, soit par production personnelle (élevage de moutons et récupération des toisons, paille pour les agriculteurs, tontes de pelouse séchées et épandues …), soit commercialisé.
Nous n’aborderons pas non plus l’approche financière ou les techniques de mise en œuvre.
A ceux qui souhaiteraient disposer d’un tel passage en revue détaillé, nous conseillons le livre “L’isolation thermique écologique” de JP Oliva et S. Courget aux Editions Terre Vivante.
Nous ferons une approche par famille en rappelant les avantages, les limites et les inconvénients qui les caractérisent.
Dans ce premier article, nous nous limitons aux isolants d’origine minérale.
Les autres familles d’isolants, d’origine pétrochimique, d’origine végétale ou dits “biosourcés”, dits “réflecteurs”, basés sur la création d’un espace vide (dits “sous vide”) et, enfin, ceux qui ne sont pas des isolants mais parfois cités comme tels, les matériaux à changement de phase, seront traités dans d’autres articles.
Préalable / définition
Sur un plan législatif, pour prétendre au titre d’isolant, un matériau doit afficher un lambda inférieur à 0,065 (sachant que plus un lambda est faible, meilleur il est).
Il est regrettable que cette caractéristique soit aussi prépondérante et quasi la seule prise en compte pour l’appréciation des performances des produits isolants préconisés ainsi que des épaisseurs nécessaires pour répondre, qui aux normes, qui aux labels.
En effet, de nombreux autres critères sont importants et nous listerons ci-après, famille par famille, leur niveau face à chacun d’eux.
Nous avons consacré, dans ces colonnes, deux articles les décrivant.
Le premier aborde les grands modes de déplacement des calories (“convection”(vidéo), “conduction”(vidéo) et “rayonnement”(vidéo)) ainsi que, au titre des qualités requises : “la chaleur spécifique, “la densité de mise en œuvre” et “le déphasage”(vidéo).
Le deuxième article présente : “la diffusivité” et “l’effusivité”, “le réfléchissement des rayonnements”, “la perméance”, “la sorption et la désorption” et, enfin, “le lambda”.
On constate, à l’énonciation de cette liste “à la Prévert”, que ce sont pas moins de huit qualités qu’il faudrait prendre en compte (le déphasage étant plus une caractéristique découlant de la chaleur spécifique, de la densité de mise en œuvre et du lambda, c’est à dire que cette “qualité” est la résultante de trois spécificités différentes, déjà listées).
Nous expliquons dans un autre article le mode de fonctionnement d’un isolant in situ, dans un toit, et tout ce qui peut influencer son “bon ou moins bon” rendement, particulièrement du fait que le lambda n’a pas la fiabilité qu’on lui accorde…
Les grandes familles d’isolants
Elles présentent toutes des avantages et des inconvénients.
Certains classent les isolants selon leurs modes de mise en œuvre, d’autres selon leur présentation, vrac, panneaux, rouleaux … Ici, nous allons les classer selon l’origine de la ou des ressource(s) principale(s) entrant dans leur composition.
Nous vous conseillons de vous reporter à notre tableau dédié pour comparer : la chaleur spécifique, la densité de mise en œuvre, l’effusivité, la diffusivité, la perméance à la vapeur d’eau et le lambda de ces diverses familles d’isolants.
Les isolants d’origine minérale
C’est la famille la plus utilisée, les laines minérales, de type isolant fibreux, sont utilisées dans la majorité des travaux réalisés. Elles comprennent les laines de verre, les laines de roche et les laines de céramique (ces dernières sont le plus souvent réservées aux protections contre le feu, proches des conduits de fumée).
Un isolant, non fibreux, fait partie : le verre cellulaire. Il constitue, à lui seul, une sous-famille tant il est différent des autres produits, à la fois dans ses modes de fabrication et dans ses modes opératoires. Nous lui consacrons une sous rubrique.
Quelques autres produits sont aussi utilisés, parmi lesquels et pour les plus diffusés : la perlite, la vermiculite et la pouzzolane.
Les isolants minéraux fibreux
En rénovation, selon une étude de l’ADEME (pdf) (page 12), pour les années 2014 à 2016, les isolants minéraux fibreux ont été choisis pour 55 % des toits et des combles, pour 44 % dans l’isolation des murs, s’assurant ainsi la première place dans ces deux catégories.
Ils ont été choisis dans 31 % des cas pour les sols, ce qui leur a permis de se classer, pour cet emploi, juste derrière les isolants d’origine pétrochimique.
Ils se taillent aussi la part du lion dans la construction neuve.
Que retenir des performances thermiques des isolants de cette famille ?
Une évaluation selon les critères listés ci-avant nous permet de constater que :
- leur chaleur spécifique est faible (selon “Isolation thermique écologique” de JP Oliva et S. Courget, Ed. Terre vivante éditions), entre 840 et 1030 joules pour faire gagner 1 K à 1 kg de produit),
- leur densité de mise en œuvre est souvent assez faible, de 13 kg/m3 pour du vrac en combles à 30 kg/m3 pour des panneaux classiques pour les murs,
- leur diffusivité, va de médiocre à mauvaise,
- leur effusivité est correcte,
- leurs capacités de réflexion des rayonnements, comme tous les isolants non spécifiquement “réflecteurs”, sont nulles,
- leur perméance est bonne,
- leur sorption et désorption sont de très mauvais niveau,
- leur lambda va de très bon (0,032 pour des panneaux en murs, à très moyen (0,046 pour de la laine de verre en vrac pour combles (pdf)).
Cependant leurs lambdas, comme ceux des autres isolants, ne sont plus fiables au-delà de 27° et ne le sont d’ailleurs plus vraiment dès avant.
Que déduire des qualités des isolants de cette famille des isolants fibreux ?
Ceux-ci limitent très bien les quantités de calories qui fuient par les parois dans lesquelles ils sont employés.
Ils sont peu aptes à stabiliser les températures ou à stocker des calories (nous sommes prudents car, dans la plupart des documents commerciaux de leurs fabricants de même que dans les certificats issus de l’ACERMI, leur densité de mise en œuvre n’est pas annoncée).
Ceci démontre à quel point les capacités d’effusivité, de diffusivité et de déphasage des isolants semblent peu importantes pour l’immense majorité car, en effet, elles sont, entre autres, dépendantes du poids volumique in situ…
Leur effusivité est correcte mais attendu que c’est surtout en surface, au contact du volume habitable, que cette capacité est importante pour la gestion du rayonnement et que les isolants fibreux sont toujours enfermés, donc hors de tout contact direct avec l’isolant, elle n’apporte pas grand chose.
Leur perméance à la vapeur d’eau est bonne, gage de son transit facilité.
Le fait qu’ils soient dépourvus de sorption et désorption les rend inertes face à une présence d’eau, qu’elle soit à l’état liquide ou gazeux, ce qui pourrait sembler un avantage mais… est plutôt un inconvénient car les risques de point de rosée y sont importants en cas de non régulation correcte du transit.
Il faut donc, en leur présence, particulièrement bien gérer les flux de vapeur avec tout système adapté (renouvellement d’air dans l’habitat). [dossier amené à évoluer régulièrement]
Dotés d’une faible chaleur spécifique, mis en œuvre en densité faible, ils ne peuvent pas compenser la chute de leur lambda lorsque la température dépasse 27°C par un déphasage correct, même si les calculs tendent à montrer le contraire (ils sont basés sur le fait que le lambda serait stable à toutes les températures, ce qui est faux !).
Ces deux derniers points, que nous pouvons même qualifier de handicap, ont déjà été développés ici.
Comment se situe cette famille aux plans environnemental, sécurité des occupants et salubrité… ?
Si le rôle des isolants est… d’isoler, pour autant ils ne doivent pas le faire au détriment du respect de l’environnement en général, de celui des occupants en particulier.
Feu
Si ces isolants ne brûlent pas, par contre, du fait de leur chaleur spécifique faible, du fait de leur perméance élevée aux flux d’air, ils ne ralentissent que faiblement la transmission de la chaleur, de ce fait le feu progresse assez vite de pièce en pièce, latéralement et verticalement
Certains ne sont d’ailleurs plus présentés comme ininflammables ou auto-extinguibles, puisque dans les tests face au feu ils affichent un classement F, ce qui signifie : tests non réalisés !
Salubrité
Les laines de verre ont été très longtemps suspectées de risque cancérigène, jusqu’à ce qu’on intègre du bore en quantité importante dans leur composition à partir de 1998. Les isolants de ce type mis enœuvre antérieurement n’en étant pas pourvus, il faut prendre de grandes précautions pour les travailler, particulièrement pour leur enlèvement. Pour information, ils présentent les mêmes risques que l’amiante et il faut noter que l’adjonction de bore s’est produite dans les mêmes temps que l’amiante a été interdite.
En cas d’intervention sur ces vieux isolants, il faut a minima s’équiper de masques de type P2.
Nous vous vous recommandons un courrier fait en 2013, lequel éclaire ces faits de façon évidente.
La laine de roche semble être moins exposée à ce type de risque.
Energie pour la production
Tous les isolants de cette famille nécessitent beaucoup de chaleur, donc d’énergie, pour liquéfier leurs composants (principalement silice et pouzzolane) afin de les faire filer et d’en tirer des paillettes assemblées pour piéger de l’air et le rendre captif.
Ressources de base
La disponibilité des ressources n’est pas, ici, une véritable barrière aux volumes produits.
La laine de verre est fabriquée à base de silice.
Celle-ci est majoritairement native, le sable.
A noter que, contrairement au sable utilisable dans les bétons et mortiers, lesquels doivent être à arêtes vives (ce qui exclut le sable du désert), celui utilisé ici peut être de forme arrondie : le sable du désert fait parfaitement l’affaire, il suffit de le transporter jusqu’aux usines… ce qui n’est pas anodin.
Pour une partie, la silice est d’origine “recyclage” (vitrages divers, verres blancs…).
La laine de roche est fabriquée à partir de pouzzolane, largement disponible dans les régions volcaniques.
Certes, comme pour toute ressource fossile, un jour les réserves s’épuiseront, mais ce n’est pas le problème du jour pour celles nécessaires ici.
Durée de vie
S’ils ne sont pas correctement protégés dans le cadre de la migration de vapeur d’eau, bien que le matériau de base, la silice, soit d’une durée de vie non limitée, la nature fibreuse de ces isolants, leur absence totale de capacités de sorption et désorption, la non-déformabilité de leurs fibres, rendent ces isolants très exposés à la matérialisation d’un point de rosée dans leur épaisseur.
Si cette eau liquide, posée sur les fibres, gèle sous l’effet d’une chute de température, le risque est très grand que les gouttes d’eau posées sur les fibres, gelant d’abord en périphérie, se solidarisent avec leur support. Lorsqu’elles vont geler à cœur, elles vont se dilater, comme toute eau qui gèle…
L’absence totale d’élasticité rémanente des fibres, conjuguée à la dilatation des gouttes va provoquer leur bris. Ainsi brisées, elles ne peuvent plus participer à la tenue de l’ensemble, ce qui provoque le tassement du matelas isolant et… sa chute de performance thermique par dégradation du lambda et par diminution de l’épaisseur d’isolant.
INFORMATION IMPORTANTE : le papier kraft qui se trouve sur certains panneaux et/ou rouleaux n’est pas un pare-vapeur et, s’il peut représenter une barrière efficace au vent (si le jointoiement en est très bien réalisé), il n’a aucune efficacité réellement connue et maîtrisable au plan de la migration de la vapeur d’eau.
Recyclage
Il est possible de recycler ces isolants mais, pour des raisons économiques, aucun ne le sera jamais, (voir § Ressources de base ci-avant)…, si ce n’est pour du greenwashing, ce que nous avons déjà dénoncé ici.
Conseils
Ces isolants, bien que leaders du marché (en volume vendu et m2 isolés) ne sont pas ceux qui répondent, globalement, le mieux à tous les critères.
S’ils sont sélectionnés, il convient, pour optimiser le confort espéré, de les accompagner de :
- une bonne protection au plan de la migration de la vapeur d’eau,
- un système de renouvellement d’air performant et… permanent,
- une maîtrise parfaite des flux d’air depuis l’extérieur ainsi que depuis l’intérieur,
- malgré le “traitement” des fibres par l’ajout de bore dans les isolants initialement “à problème”, le port d’un masque respiratoire évite “l’engorgement” des voies respiratoires,
- !!! RAPPEL IMPORTANT !!! en cas de dépose de laine de verre ancienne (ou de travail à son contact), le port d’un masque respiratoire de type P2 est OBLIGATOIRE si l’isolant est antérieur à 1998, période qui a vu l’apparition du bore dans leur composition. Pour être clair : les laines de verre plus anciennes sont très probablement cancérigènes en cas d’inhalation !
Le verre cellulaire
Compte tenu de ses grandes capacités de résistance à la compression et d’étanchéité absolue aux migrations d’eau ou de vapeur, les produits qui en sont composés sont particulièrement adaptés à la mise en œuvre sous les chapes dans le cadre de réalisation de hérissons, dans le cadre également des isolations sur dalle ou d’un plancher constituant soit une toiture plate, soit une terrasse.
Il est consommé moins d’énergie par kg pour sa fabrication que pour la fabrication des isolants minéraux fibreux, mais il faut plus de kg au m2 (cf : “Isolation thermique écologique” de JP Oliva et S. Courget aux Ed. Terre Vivante).
Son recyclage est possible mais sera assez coûteux au plan de la collecte et du transport.
Il ne présente pas de risque particulier au niveau respiratoire, entre autres car il est ni fibreux tel que toutes les laines minérales, ni adjuvanté tel que le sont les laines de verre.
Sa durée de vie est très longue.
Notre conseil
L’utiliser là où il est très performant : en cas de besoin d’incompressibilité et/ou en présence d’eau.
Sa non-perspirance doit être prise en compte pour la gestion des locaux et leur salubrité : bien accompagner son utilisation d’un système de renouvellement d’air efficace.
Les autres isolants d’origine minérale
La perlite et la vermiculite
L’une et l’autre sont fabriquées à partir de roches qui, sous l’effet de la chaleur, libèrent l’eau qu’elles contiennent, ce qui provoque leur expansion. Les cavités ou strates ainsi créées se remplissent d’air qui devient ainsi captif.
Malheureusement le rapport volume de roche et volume d’air n’est pas suffisamment en faveur de l’air, ce qui limite leur lambda à des niveaux médiocres.
De fait elles peuvent tout juste bénéficier du titre d’isolant.
Leur chaleur spécifique est également de médiocre niveau.
Par contre leur densité est élevée ce qui leur permet d’afficher de meilleurs déphasage et de diffusivité que leur cousines laine de verre et laine de roche.
Leur seul véritable intérêt est de pouvoir être utilisées dans des bétons légers ou en déversement en vue d’apporter un peu d’isolation sans risque d’inflammabilité.
Elles nécessitent beaucoup d’énergie pour les exfolier (éclatement à la chaleur)
La pierre ponce et la pouzzolane
L’une et l’autre sont utilisées en leur état d’extraction, tout juste sont-elles concassées pour obtenir la granulométrie souhaitée.
Leurs lambdas ne leur permettent pas de bénéficier du titre d’isolant (supérieur à 0,065).
Elles sont parfois utilisées soit en épandage en guise de hérisson sous des chapes de béton (que nous préférons liés à la chaux plutôt qu’au ciment Portland).
Elles sont surtout utilisées en tant qu’agrégat intégré à des bétons légers, généralement à base de chaux.
En utilisation en tant qu’ingrédient de mortier d’enduit en pied de mur, leur porosité permet au salpêtre de s’y expandre, ce qui retarde l’apparition de salpêtre après l’évaporation des remontées capillaires.
Les mousses minérales
La plus connue est le béton cellulaire. Ce dernier est doté d’un lambda de 0,045, ce qui, pour des panneaux rigides capables d’être porteurs, est assez exceptionnel.
Ils sont ouverts à la diffusion de vapeur d’eau. Leur chaleur spécifique est faible et leur densité en tant que mur porteur ne permet pas à ces derniers d’apporter beaucoup de déphasage ou de diffusivité, donc peu d’inertie.
Utilisés en doublage intérieur de murs extérieurs, particulièrement dans les lieux humides, ils peuvent rendre de beaux services.
Leur énergie grise est correcte.
Conclusion
Bien que se taillant la part du lion en terme d’emploi et de volumes utilisés, ces leaders que sont les laines de verre et de roche ne correspondent pas, dans leur globalité, aux critères de sélection que sont les nôtres, développés dans deux articles antérieurs.
Nous avons aussi publié ici une chronique résumant comment sélectionner un isolant, article qui renvoie vers un grand nombre d’articles sur l’isolation, également publiés ici.
Bien que pourvus de lambdas corrects, ces isolants ne sont malheureusement pas dotés de bonnes capacités aux plans chaleur spécifique, étanchéité au vent, stabilité du lambda, densité de mise en œuvre, sorption et désorption.
En cas de point de rosée dans le matelas isolant, si celui-ci gèle, irrémédiablement leurs fibres seront brisées et leur tenue en sera dégradée, ce qui limite grandement leurs performances en terme de lambda et leur durabilité.
Ils nécessitent des quantités importantes d’énergie pour leur fabrication.
Or Ils ne seront jamais recyclés…
Bien que peu onéreux, nous ne pouvons pas les conseiller ; de là à les déconseiller…
Une exception pour le verre cellulaire
Il est bien sûr lui aussi handicapé par quelques uns des inconvénients rappelés ci-dessus mais présente l’avantage de répondre à des besoins spécifiques tels que la possibilité de les utiliser en milieu très humide et/ou en cas de nécessité de résister à de fortes compressions.
La perlite et la vermiculite ainsi que la pouzzolane trouvent leur place dans les bétons allégés.
La mousse minérale (béton cellulaire) rend de bons services en rénovation, en doublage intérieur de murs extérieurs en pierre, facilitant l’évacuation de la vapeur d’eau. L’évolution des normes thermiques en terme de construction neuve a mis un grand coup de frein à son emploi en tant que mur extérieur porteur.
Crédit Photo : McZusatz, (C)2011 Thomas Bresson
La lettre d'information de Claude Lefrançois, alias Papy Claude
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