L’isolation thermique est la clé d’un logement confortable et économe en énergie. Il faut, alors, choisir des isolants performants en fonction de leur résistance thermique (R). Celle-ci mesure la capacité d’un matériau à ralentir le passage de la chaleur. Elle dépend de deux facteurs : son épaisseur et sa conductivité thermique. Plus R est élevé, plus l’isolant est efficace. Si vous souhaitez vérifier la performance d’un matériau avant de l’acheter (ou de l’installer), il faut bien s’y retrouver entre les notions de résistance thermique (R), conductivité thermique (λ) et transmission thermique (U), puis calculer son coefficient R.
Qu’est-ce que le coefficient de transmission thermique ?
Le coefficient de transmission thermique U permet d’évaluer la capacité d’un matériau à limiter les échanges de chaleur entre l’intérieur et l’extérieur. Il exprime la quantité de chaleur qui traverse un matériau sur une surface donnée, en fonction de la différence de température entre ses deux faces. Plus sa valeur est faible, plus l’élément est isolant.
À ne pas confondre avec la résistance thermique (R), qui quantifie l’aptitude d’un matériau à s’opposer au passage de la chaleur. Contrairement à U, une valeur R élevée indique une meilleure isolation. Ces deux notions sont liées :
Ainsi, un isolant performant présente une résistance thermique élevée et un coefficient U faible.
Les principaux coefficients à connaître
- Coefficient U : transmission thermique
Ce coefficient, exprimé en W/m².K, concerne l’ensemble des parois du bâtiment (murs, toitures, fenêtres). Plus il est bas, plus la paroi limite les pertes de chaleur.
- Coefficient R : résistance thermique
Exprimé en m².K/W, il dépend de l’épaisseur de l’isolant et de sa conductivité thermique λ. Une résistance thermique élevée signifie une meilleure isolation.
- Coefficient λ: conductivité thermique
Ce paramètre, mesuré en W/m.K, traduit la capacité d’un matériau à transmettre la chaleur. Un λ faible indique un isolant plus efficace, comme la laine de roche ou le polyuréthane.
- Coefficient de déphasage thermique
Ce critère mesure le temps que met la chaleur à traverser un matériau. Essentiel en été, il garantit un confort thermique en retardant la montée de température à l’intérieur. Un isolant à fort déphasage, comme la fibre de bois, protège mieux des fortes chaleurs.
Qu’est-ce que la résistance thermique (R) ?
La résistance thermique (R) exprime la capacité d’un matériau à ralentir le transfert de chaleur et se calcule à l’aide d’une formule simple :
R = Épaisseur (m)/Conductivité thermique (λ)
Plus R est élevé, plus l’isolation thermique est efficace. Cette valeur facilite la comparaison des matériaux dans le but d’optimiser l’efficacité énergétique d’un bâtiment. Mais comment l’appliquer concrètement ?
La résistance thermique (R) se mesure en m².K/W et dépend de deux facteurs :
- L’épaisseur de l’isolant (en mètres) : plus un matériau est épais, plus il freine le passage de la chaleur.
- La conductivité thermique (λ, en W/m.K) : elle représente la capacité d’un matériau à transmettre la chaleur. Plus λ est faible, plus l’isolant est efficace.
En résumé, un isolant performant doit être épais et avoir une faible conductivité thermique. C’est cette combinaison qui détermine sa capacité à maintenir une température stable à l’intérieur du logement.
Calcul pratique de la résistance thermique
Pour bien comparer les isolants, prenons une épaisseur identique de 20 cm (0,20 m) et appliquons la formule :
| Matériau | Conductivité thermique (λ) | Épaisseur (cm) | Calcul | Résistance thermique (R) |
| Laine de verre | 0,035 W/m.K | 20 | R = 0,20/0,035 | 5,7 m².K/W |
| Polystyrène expansé | 0,038 W/m.K | 20 | R = 0,20/0,038 | 5,3 m².K/W |
| Fibre de bois | 0,045 W/m.K | 20 | R = 0,20/0,045 | 4,4 m².K/W |
| Chanvre | 0,050 W/m.K | 20 | R = 0,20/0,050 | 4,0 m².K/W |
Chaque matériau a ses propres performances thermiques. Ces chiffres montrent que pour une même épaisseur, certains isolent mieux que d’autres : la laine de verre offre la meilleure performance thermique comparé au chanvre même si celui-ci est d’origine écologique.
La RE 2020
Les normes en vigueur imposent des performances minimales pour réduire les consommations d’énergie. La RE 2020 fixe des seuils spécifiques selon la zone climatique et l’élément à isoler.
Les valeurs R généralement appliquées sont les suivantes :
- Toitures : ≥ 7 m².K/W pour limiter les déperditions de chaleur par le haut.
- Murs : ≥ 4 m².K/W pour assurer une bonne isolation des parois verticales.
- Planchers bas : ≥ 3 m².K/W pour réduire les pertes vers le sol.
Un isolant conforme avec ces exigences améliore l’efficacité énergétique du logement et réduit la facture de chauffage.
Qu’est-ce que la conductivité thermique ?
La conductivité thermique (λ) représente la capacité d’un matériau à laisser passer la chaleur. Exprimée en W/m.K (watts par mètre kelvin), elle caractérise la rapidité avec laquelle la chaleur traverse un isolant.
Un λ faible indique que le matériau ralentit efficacement les transferts thermiques, améliorant ainsi l’isolation du bâtiment. À l’inverse, un λ élevé signifie que la chaleur circule plus facilement à travers le matériau, réduisant ses performances isolantes.
L’objectif est donc de sélectionner un matériau avec une conductivité thermique aussi basse que possible pour limiter les déperditions de chaleur en hiver et conserver la fraîcheur en été.
Comparaison des matériaux selon leur λ
| λ faibles | λ intermédiaires | λ élevés |
| · Laine de verre : ~ 0,030 – 0,040 W/m.K
· Polystyrène expansé (PSE) : ~ 0,031 – 0,038 W/m.K · Polyuréthane (PUR) : ~ 0,022 – 0,028 W/m.K
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· Béton cellulaire : ~ 0,080 – 0,120 W/m.K
· Brique alvéolaire : ~ 0,120 – 0,180 W/m.K · Béton classique : ~ 1,750 – 2,300 W/m.K
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On retient ainsi que les isolants synthétiques et minéraux délivrent les meilleures performances thermiques par rapport aux matériaux de construction traditionnels, plus conducteurs. Ces derniers nécessitent une isolation complémentaire pour limiter les pertes énergétiques.
Calcul de la performance thermique selon λ
Prenons un cas concret pour évaluer la performance d’un isolant en fonction de sa conductivité thermique. Imaginons un mur composé de 20 cm (0,20 m) de laine de roche, un isolant avec une conductivité thermique de 0,035 W/m.K. La résistance thermique (R) se calcule selon la formule :
En appliquant ces valeurs :
Cela signifie que cette paroi offre une isolation thermique efficace, réduisant fortement les transferts de chaleur entre l’intérieur et l’extérieur. Si on remplaçait la laine de roche par un matériau plus conducteur, comme la brique alvéolaire (λ ≈ 0,150 W/m.K), avec la même épaisseur, le résultat serait bien moins performant :
Donc, une faible conductivité thermique permet d’améliorer le confort thermique et réduit la consommation énergétique du bâtiment.
Méthodes et outils pour calculer les coefficients thermiques
Maintenant que nous avons expliqué ces notions, voyons comment les appliquer concrètement. Voici les principales méthodes de calcul et les outils disponibles pour évaluer la performance thermique d’un matériau isolant.
Méthodes et formules
- Résistance thermique (R) : U = 1/R
- Transmission thermique (U) : R = Épaisseur (m)/Conductivité thermique (λ)
- Conductivité thermique : voir fiche technique du matériau
- Déphasage thermique : voir fiche technique du matériau
Les méthodes manuelles restent pertinentes pour une première estimation, mais elles peuvent être fastidieuses et nécessitent une bonne compréhension des propriétés thermiques des matériaux.
Outils en ligne
Aujourd’hui, plusieurs calculateurs thermiques en ligne permettent d’obtenir rapidement des résultats précis sans nécessiter de calculs manuels. Ces outils intègrent les formules mentionnées plus haut et prennent en compte différents paramètres comme l’épaisseur des matériaux, leur conductivité thermique et la configuration de l’habitation.
Avantages des outils numériques
- Rapidité et simplicité : il suffit de renseigner les caractéristiques des matériaux pour obtenir directement la valeur des coefficients R et U.
- Fiabilité : les plateformes intègrent des bases de données actualisées sur les performances thermiques des matériaux.
- Aide à la décision : certains calculateurs comparent plusieurs matériaux et suggèrent la meilleure option en fonction des besoins.
Comment optimiser l’isolation thermique de votre logement ?
La meilleure solution reste de faire appel à un expert en isolation thermique comme Qualité BZH en Bretagne pour effectuer un diagnostic thermique et mettre en place les meilleures solutions d’isolation selon les performances visées et les normes applicables. Il ne faut pas oublier que votre habitation est composée de nombreuses parois dont les coefficients thermiques doivent être estimés avec les ponts thermiques et d’autres facteurs pour obtenir le coefficient thermique global de la maison ou Ubât.
Choisir le bon isolant
C’est la première étape pour optimiser la performance thermique de son habitation.
- Conductivité thermique (λ): privilégier un λ faible pour réduire les pertes de chaleur.
- Résistance thermique (R) : viser un R élevé selon les exigences de la RE 2020.
- Capacité à réguler l’humidité : les isolants biosourcés (laine de bois, liège) sont efficaces contre la condensation.
- Durabilité et écologie : certains matériaux offrent un bon compromis entre performance et respect de l’environnement.
Attention aux ponts thermiques
Un isolant performant mal installé peut perdre une grande partie de son efficacité à cause des ponts thermiques. Ces zones de rupture dans l’isolation entraînent des déperditions de chaleur importantes et peuvent provoquer des condensations.
- Soigner la continuité de l’isolation (pose en sarking sur toiture, isolation par l’extérieur pour les murs).
- Utiliser des matériaux à faible conductivité thermique aux jonctions.
- Vérifier l’étanchéité à l’air pour limiter les infiltrations d’air froid.
Le calcul du coefficient d’isolation thermique est essentiel pour optimiser l’efficacité énergétique d’un logement. Une résistance thermique élevée (R), une faible conductivité thermique (λ) et un coefficient U bas sont les critères à privilégier.
