Epaisseur optimale et emplacement des isolants :

Bon nombre de chercheurs affirment qu’il n y a pas lieu de rechercher une isolation maximale mais plutôt une isolation optimale qui tienne compte des besoins en énergie pour un climat déterminé, des possibilités constructives et d’un optimum financier. Les matériaux isolants peuvent être placés à différents endroits de l’enveloppe sans incidence sur leurs propriétés. L’emplacement aura cependant une influence sur l’inertie de l’enveloppe et le risque de condensation.185 Cependant Givoni186 affirme que le maximum de température est plus bas et le minimum est plus élevé avec une isolation extérieure qu’avec une isolation intérieure.

185Liébard A. & De Herde H. « Op.Cit,40 » p 54.

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Gallauziaux187 affirme dans son ouvrage sur l’isolation que le procédé le plus performant est l’isolation extérieure puisqu’il supprime de fait pratiquement tous les ponts thermiques. Quant à l’épaisseur de l’isolant, on affirme que l’efficacité d'une isolation n'est pas proportionnelle à son épaisseur, les premiers centimètres d'isolation apportant une économie en besoins de chauffage bien plus élevée que les centimètres suivants. Néanmoins, une faible épaisseur d'isolant ne permettra pas d'atteindre un haut niveau d'isolation.188

Eben Salah189 préconise qu’en climat chaud et aride, la masse des composants du bâtiment et l'emplacement d'isolation dans les murs et toitures procurent un effet considérable sur la performance thermique totale du bâtiment. L’isolation thermique placée du côté externe de la masse du bâtiment et d’une épaisseur variant entre 5-10 cm donne les meilleurs résultats en termes de charges globales de chauffage et de climatisation.

Nezzar et Gourdache prouvent à travers des résultats de simulation dans une région aride d’Algérie (Hassi Messaoud), que la température intérieure reste peu sensible à partir d'une épaisseur d’isolation de 5 cm (cf. Fig. IV.15)190.

Fig. IV. 15 : Optimisation de l'épaisseur de l'isolant. (Source : Nezzar et Gourdache, 2004 )

Dans une autre étude portant sur une maison expérimentale basse énergie Pléiade en Belgique191, on a comparé la réduction des besoins en énergie et les niveaux d’isolation globale

187Gallauziaux T. & Fedullo D. “Op. Cit. 41”, Page 82.

188 « Réhabilitation thermique de l’habitat existant » 2008[En ligne] www.ageden.org

189Eben Salah M.A. «Impact of thermal insulation location on building in hot dry climates.» Rapport de recherches Saudi Arabia: King Saud University, Department of Architecture and building sciences 1989.

190Nezzar S. & Gourdache M. « Etude des Performances Energétiques d’une Conception Bioclimatique en Région Aride », World Energy Council, 1999.

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(K moyen) atteints pour différentes épaisseurs d’isolants. L’épaisseur de l’isolation des murs, toitures et planchers est la même. Tous les autres paramètres (vitrages, renouvellement d’air…) restent inchangés. La figure suivante (cf. Fig. IV.16) indique au point 0 les consommations qui valent 100% en considérant la maison non isolée, elle montre également que les premiers centimètres de l’isolant sont les plus utiles, la courbe fait apparaitre la réduction immédiate et importante des besoins en énergie. La pente par la suite continue à réduire mais de façon moindre. L’avantage de l’isolation continue mais il est moins rentable après 10 cm d’épaisseur. Les premiers centimètres d’isolant apportent les gains relatifs les plus importants.

Fig. IV. 16 : Influence de l’épaisseur de l’isolant sur la réduction des besoins en énergie du bâtiment. (Source : De

Herde & Liébard 2005)

Dans le même contexte, Medjelekh et al.192 ont trouvé qu’il est important de prendre en considération l’aspect inertie thermique de la construction dans le choix et l’emplacement de l’isolant pour la qualité du confort thermique intérieur. Une modélisation avec le logiciel TRNSYS a été établie dans le but de rechercher l’emplacement et l’épaisseur type de l’isolant (cf. Fig. IV.17) sans affecter la performance de l’inertie thermique. Ils ont montré que l’introduction d’un isolant permet un abaissement important de la température intérieure qu’avec la lame d’air tandis que l’emplacement idéal de l’isolant dans la paroi est celui du coté externe de la masse thermique. Ils ont également démontré que l’épaisseur recommandée de l’isolation, pour des raisons économiques, est de 5cm puisque la température intérieure reste peu sensible à partir de cette valeur.

191Liébard A. & De Herde H. « Op.Cit 40 » p 84.

192 Medjelekh D. & Abdou S. « Impact de l’isolation thermique sur la température intérieure du bâtiment. »

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Fig. IV. 17 : Variation de la température intérieure simulée avec le changement de l’emplacement de l’isolant (à

gauche) et le changement de l’épaisseur de l’isolant (à droite). (Source : Medjelekh et al.2006)

L’isolation extérieure permettant de renforcer l’inertie thermique; elle freine le stockage de la chaleur dans les murs en été et vice-versa elle freine la déperdition de chaleur provenant de l’intérieur en hiver.

Selon le guide pratique de rénovation de l’ADEME , la couche d’isolant extérieur est de 8 cm en régions tempérées à 12 cm en régions froides. Ce peut être des plaques doublées de polystyrène expansé ou de laine de bois, collées ou fixées sur les façades qui ne sont pas exposées plein sud. Par ailleurs le guide affirme à la suite de certaines expériences menées qu’une simple couche de laine de verre ou de roche de 12 cm bien jointoyée réduit généralement de 30 % votre consommation énergétique.193

D’autres auteurs ont montré le rôle de la position de la couche isolante dans la paroi sur le comportement dynamique des bâtiments. On peut citer les études d’Asan élaborées respectivement en 1998194 et en 2000195 et celle de Bojic en 1997196 et en 2001197. Ces derniers ont analysé l’influence de la distribution isolant/maçonnerie d’un mur à trois couches sur la consommation d’énergie pour le chauffage ou la climatisation. Ces auteurs ont tiré les conclusions suivantes d’un point de vue énergétique :

193 Guide pratique/Rénovation thermique « Comprendre les enjeux de la rénovation thermique », 2009 [En ligne]

http://www.batirenover.com

194 Asan H. «Effects of Wall’s insulation thickness and position on time lag and decrement factor. » Energy and Buildings 28, pp. 299-305, 1998.

195Id. «Investigation of wall’s optimum insulation position from maximum time lag and minimum decrement factor

point of view. » Energy and Buildings 32, pp. 197–203, 2000.

196 Bojic M. L. & Loveday D. L. «The influence on building thermal behavior of the insulation/masonry

distribution in a three-layered construction. » Energy and buildings 26, pp. 153-157, 1997.

197Bojic M. & Yik F. & Sat P. « Influence of thermal insulation position in building envelope on the space cooling

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 lorsque le bâtiment est chauffé de manière intermittente, l’isolation par l’intérieur et l’extérieur sont préférables à celle en sandwich,

 lorsque le bâtiment est climatisé de manière intermittente, c’est l’isolation par l’extérieur et l’isolation en sandwich qui sont préférables,

 et pour le cas d’une climatisation continue, la position de l’isolation est indifférente. Le fait d'apporter une isolation au logement permettra non seulement de limiter les pertes de chaleur en hiver mais aussi d'éviter sa pénétration en été, particulièrement si l'isolation est réalisée par l'extérieur, puisque la masse du mur stockera beaucoup moins de chaleur. Il faut ainsi choisir des isolants à faible diffusivité, c'est-à-dire qui déphasent dans le temps la chaleur indésirable. Ce sont en général des isolants plus denses.