L’isolation thermique - Construction Maison
Les parois ont des caractéristiques d’isolation thermique qui, logiquement, dépendent des matériaux qui les composent. Ces caractéristiques sont mesurées par le « coefficient U » (anciennement « K ») : plus celui ci est faible et plus les caractéristiques thermiques sont bonnes.
À titre indicatif, l’ordre de grandeur du coefficient de déperdition d’un double vitrage est environ de 2, celui d’un mur en pierres de taille ou en parpaings est de 1, et celui de la laine de verre est de 0,04. Cela signifie, compte tenu des épaisseurs courantes utilisées, que 5 cm de laine de verre sont aussi isolants que 125 cm de mur en maçonnerie et que 250 cm de verre.
Les dépenses supplémentaires en chauffage, pour lutter contre les déperditions de chaleur à travers les parois, sont presque directement proportionnelles à ces coefficients (on tient compte également de la position de la paroi, du mur, du plancher ou du plafond).
La réglementation impose des caractéristiques minimes à respecter.
Toutes ces raisons rendent évidentes l’intérêt des matériaux isolants. Les plus largement utilisés sont le polystyrène, la laine de verre et la laine de roche. Des matériaux plus naturels commencent à apparaître sur le marché (le liège, la laine de chanvre...) mais leurs coûts sont plus élevés. Dans chaque cas, il faut vérifier les contraintes d’entretien.
Une part importante de déperditions est liée à la ventilation des locaux. La réglementation impose des caractéristiques de non perméabilité des composants comme les portes et les fenêtres. Tout le monde sait qu’il est très inconfortable de sentir des « courants d’air ». Le premier réflexe est donc de limiter les passages directs d’air entre l’extérieur et l’intérieur. Toutefois, il n’est pas souhaitable d’arrêter complètement le renouvellement d’air, les conditions d’hygiène étant liées à des valeurs minimales.
La réglementation thermique des bâtiments d’habitation
La réglementation thermique diffère suivant la destination des locaux.
Depuis plusieurs décennies, elle tend à limiter la consommation énergétique des logements en intervenant essentiellement sur deux facteurs :
- l’isolation des habitations ;
- la ventilation des locaux.
La nouvelle réglementation dite « NRT 2000 », applicable depuis le 1er juin 2001, renforce ces contraintes et en impose d’autres surtout celles concernant l’émission de gaz carbonique. Pour les logements d’habitation :
- la température au centre des pièces est fixée à 18 °C ;
- un réglage automatique doit permettre d’obtenir une température inférieure ;
- la quantité conventionnelle d’énergie consommée doit être inférieure à une valeur de référence ;
- des caractéristiques minimales constructives sont imposées aux parois, fenêtres, ventilation mécanique... ;
- en été, la température conventionnelle d’un bâtiment non climatisé doit être inférieure à la température de référence ;
- le système de chauffage doit pouvoir être modifié sans intervention lourde sur les structures du bâtiment notamment pour les maisons individuelles, chauffées à l’électricité, un conduit de fumée sera installé ;
- diverses autres dispositions (concernant l’éclairage, l’eau chaude sanitaire...) sont prévues.
Pour éviter que la température en été n’atteigne des niveaux excessifs et inconfortables, un concepteur a le choix entre plusieurs paramètres. Les réponses diffèrent selon le climat local, le nombre de jours d’ensoleillement... ; il n’existe donc pas de recette uniforme pour la totalité du territoire.
Dans un premier temps ; on cherchera à réduire les apports thermiques, qui sont le fait des occupants ; des appareils dissipant de la chaleur, du rayonnement solaire...
Les apports solaires par rayonnement sont essentiellement dus aux vitrages qui sont l’objet d’améliorations constantes de la part des fabricants. À noter qu’à exposition égale, les vitrages inclinés emmagasinent plus de chaleur que les vitrages verticaux. Ainsi, les doubles vitrages réduisent les transmissions par conduction (grossièrement, par contact entre l’air extérieur, le vitrage et l’air intérieur). Des vitrages de fabrications spéciales permettent en outre de réduire les apports par rayonnement.
Toutefois, sans avancer dans des solutions très techniques, on conseillera :
- d’éviter les grandes surfaces vitrées au sud ou à l’ouest, dans les régions à fort ensoleillement ;
- d’éviter, dans ces mêmes conditions, les surfaces vitrées horizontales ou faiblement inclinées ;
- de favoriser l’inertie thermique, c’est à dire les masses (maçonnerie, béton) disposées à l’intérieur des isolants. Ce sont, par exemple, des parois massives intérieures, des dallages en béton, des murs adossés à des terres... Dans ces conditions, une maison en bois a moins d’inertie qu’une maison en maçonnerie avec isolation extérieure ; à l’extrême, une cave est représentative d’une maison à forte inertie sans apport solaire ;
- de prévoir des protections solaires efficaces, c’est à dire des écrans disposés à l’extérieur des vitrages et non à l’intérieur ;
- de prévoir des protections horizontales au dessus des baies qui protègent, surtout du rayonnement direct, les fenêtres orientées au sud. Le rayonnement direct sur les baies à l’ouest est surtout arrêté par des écrans verticaux, les plus efficaces étant encore les arbres placés à distance raisonnable des murs ;
- de faire varier, si possible, le débit de renouvellement d’air. Cela permet de réduire les échanges en journée, lorsque la température extérieure est élevée sans diminuer le débit au dessous d’une valeur sanitaire minimale et de les augmenter lorsque la température nocturne est plus faible. Ainsi, il est possible de mieux profiter des températures plus basses la nuit.
Les calculs
Les calculs réglementaires, nombreux et complexes nécessitent l’intervention de spécialistes. Des solutions techniques types existent cependant pour simplifier le travail et ce sont ces méthodes qui sont le plus souvent utilisées dans le domaine de la construction des maisons individuelles.