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CONCEPTION DES PAROIS : ISOLATION

Perméabilité à l'air : ordres de grandeur

La perméabilité à l’air des constructions standards, en France, engendre une augmentation des besoins de chauffage de 10 à 20 KWh/m²/an. C’est autant que la consommation totale de toute une maison PassivHaus. Quand bien même on se baserait sur les objectifs français de 50 KWh/m²/an, de telles pertes ne sont plus supportables. Les habitations des années 70 dépensent souvent plus de 300 KWh/m²/an. On peut les détruire ou on peut les réparer. Dans ce dernier cas, l’objectif consistera à diviser leurs factures de chauffage par six, voire par cinquante. On comprend que ces rénovations soient importantes. Parfois, il vaudra mieux abandonner la maison. Ce sera cruel pour ses propriétaires. Ils y sont attachés. Ils l’ont décorée, c’est leur havre. Un sentiment d’injustice les envahit : comment auraient-ils pu imaginer qu’ils achetaient un gouffre thermique ? On ne parlait pas de changement climatique à cette époque-là ! Les temps changent. Ils ne sont pas obligés d’y effectuer des travaux. Ils risquent de le devenir. Si on additionne la surface des fuites d’étanchéité du logement moyen français, on obtient un cercle de 19 cm de diamètre. C’est le plus grand cercle que pourrait imprimer une imprimante individuelle sur une feuille de papier A4. L’objectif consiste à ramener cette surface à celle du couvercle d’un pot à confiture. Ça paraît encore important ? Ça ne l’est pas du tout. Difficile de se passer d’une serrure, pourtant là où passe la clef, l’air peut se glisser. Une prise extérieure communique avec une gaine, qui protège les câbles, qui court dans les murs jusqu’au tableau électrique. L’air qui rentre par les trous de la prise débouche dans la maison.

On a réalisé une campagne de recensement des fuites récurrentes. Deux cents maisons construites récemment furent auditées. 80% des infiltrations d’air étaient localisées au niveau des menuiseries et des passages des équipements électriques.

 

Étanchéité à l'air : l'examen

Le clos et le couvert sont terminés. L’intégralité de l’enveloppe étanche a été posée. On a suivi scrupuleusement les plans de l’architecte. Le thermicien a vérifié les points clés de la perméabilité à chaque étape du travail de chaque corps de métier. Tous deux sont là, le chef de chantier aussi. L’inspecteur arrive qui va faire passer l’examen. Il fait fermer toutes les portes et fenêtres. Chaque conduit d’aération sur l’extérieur a soigneusement été bouché. L’équipe de l’inspecteur place des sondes à l’intérieur de la construction. Elle branche ses câbles sur deux ordinateurs Ceux-ci contiennent déjà tous les paramètres théoriques du bâtiment. On ouvre toutes les portes de communication, on dégonde la porte d’entrée. À son emplacement, on applique un drôle d’engin. C’est une porte couverte de plastique. Elle est parfaitement étanche. En son milieu, on dévoile un gros trou garni d’un petit moteur et des pâles d’un ventilateur. On met celui-ci en marche. Il y a deux prises de mesures. Une sera prise à quatre Pascals (Pa), l’autre à 50 Pa. Les pâles propulsent l’air extérieur à l’intérieur de la construction. Lorsque les sondes intérieures révèlent que toute l’atmosphère à l’intérieur est stabilisée à une pression égale à quatre fois la pression atmosphérique. On ferme l’ouverture du ventilateur. On mesure. Combien de temps faudra-t-il pour que la pression intérieure s’équilibre avec la pression extérieure ? En d’autres termes : par quelle surface totale de microfuites l’air intérieur s’échappe-t-il à travers l’enveloppe ? La qualité de mise en œuvre a-t-elle permis que la perméabilité finale de la structure atteigne précisément les valeurs cibles que l’architecte et le thermicien avaient prévues ? Mieux le travail a été fait, plus l’examen dure. L’architecte, le thermicien assistant le propriétaire, le chef de chantier attendent. Ils marchent de long en large. Ils discutent un peu de ce qu’il reste à finir du chantier. Ils jettent des coups d’œil furtifs sur les écrans des ordinateurs. C’est long, c’est bon signe. Ils évoquent tel ou tel problème qu’ils ont dû régler, ils commentent la solution qu’ils ont choisie. Ils continuent à attendre. Ils se décrispent. Ils regardent le chronomètre tourner qui s’affiche sur l’écran. L’inspecteur se tourne, il leur dit que tout devrait bien se passer. Les minutes passent, ils approchent des valeurs cibles. Ils regardent tous l’écran. En bas, à droite, le chronomètre tourne. Ce sont des professionnels, ils connaissent leur métier. Ils savent parfaitement avec quelle rigueur ils ont suivi la réalisation de ce chantier. Ils savent aussi que les plans d’origine dépassaient à peine les valeurs cibles. Ont-ils laissé passer une seule erreur ? Tout à coup, les chiffres s’affichent en vert. Malgré eux, ils laissent échapper un soupir, vite retenu. Le premier examen est réussi. Ils se regardent rapidement, un sourire au coin des yeux. Ils se concentrent tout de suite sur l’écran. Le chronomètre tourne toujours. Ils ne bougent plus. Ils sont attentifs. Ils regardent les chiffres défiler de plus en plus lentement, par-dessus les épaules de l’inspecteur. Tout à coup, l’ordinateur émet un petit bruit. Le chronomètre s’arrête. Ils se redressent tous. Chacun a déjà ancré dans sa mémoire le chiffre essentiel : 0,74. Un sourire effleure chacun de leurs visages. L’inspecteur les félicite. Ils se serrent tous la main, contents. Le thermicien, qui assiste le propriétaire, l’appelle. Il faut lui communiquer la bonne nouvelle.

La structure relâche donc 0,74 mètre cube d’air par heure et par mètre carré de structure. La valeur cible de la Règlementation Thermique se situe à 0,78. Le bâtiment a donc nettement réussi son premier examen. La qualité de leur vigilance a été reconnue par les ordinateurs de l’inspecteur. Le chef de chantier passe des coups de fil à ses principaux artisans. L’architecte appelle son bureau. Chacun marche, séparément, le portable collé à l’oreille. Un « I4 à 0,74 », c’est très bon. Ça laisse espérer une réussite au test suivant.

 

L'étanchéité à l'air du parc immobilier français est médiocre

L’étanchéité à l’air du parc immobilier français est médiocre. Le label PassivHaus n’est accordé qu’aux bâtiments dont le n50 est inférieur à 0,6 (c'est-à-dire que sous une surpression de 50 Pascal, il ne s’échappe par les différentes fuites que 60% du volume d’air du bâtiment en une heure).

L’étanchéité médiane des maisons individuelles françaises est de l’ordre de n50=3,1 Vol/h. Les autres bâtiments (écoles, hôpitaux, hôtels, casernes, …) se situent vers n50=6 Vol/h. Ce qui signifie qu’ils sont dix fois moins perméables à l’air que la norme PassivHaus ne l’autorise ou encore : leur rénovation devrait aboutir à boucher 90% des fuites d’air ! Mission impossible.

Moins de 5% des constructions actuelles envisagent une étanchéité inférieure à n50= 1 Vol/h.

 

Isolation par l'extérieur ou par l'intérieur ?

L’Isolation Thermique par l’Extérieur (ITE) est généralement présentée comme étant plus efficace que celle par l’Intérieur. Ce n’est pas tout à fait exact. La configuration de la maison peut impliquer le contraire.

L’isolation d’une maison doit être continue sous peine de créer des ponts thermiques dans l’épaisseur des murs qui peuvent se traduire en des pertes de calories très importantes. Dans le cas de l’ITE, la seule exception se situe dans les caves (plus ou moins) enterrées, qu’il est généralement préférable d’isoler par l’intérieur. L’autre point sensible est celui du haut des murs extérieurs. Ils supportent la charpente. Dans certaines configurations, il est pratiquement impossible de conserver la continuité de l’ITE, sauf à utiliser d’autres matériaux : béton de zéolite, par exemple.

En rénovation, l’ITE est généralement la meilleure solution. Nos constructions appuyaient les dalles de plancher sur les murs extérieurs. Elles n’utilisaient jamais de rupteurs thermiques pour la bonne raison que ceux-ci n’avaient pas été inventés. Il faut donc nécessairement masquer ces énormes ponts thermiques aux intempéries. L’ITE est alors la seule solution efficace.

L’ITE coûte nécessairement plus cher à mettre en œuvre que l’ITI.

 

Comparer les isolants

Ne sont considérés comme isolants que les matériaux caractérisés par un λ inférieur à 0,05 W/m.K.

Si l’on ne retenait que les tables de conductivité thermique, on pourrait considérer que tous les isolants se valent. Effectivement, à quelques exceptions près, tous les isolants affichent un λ de 0,04. Isolant par isolant, selon les pouvoirs des lobbys locaux, ce chiffre varie légèrement d’un pays à l’autre. Tout le monde s’accorde pour reconnaître que polyuréthane est un peu plus efficace et que l’aérogel obtient un λ record.

 
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Les humains du Néolithique amoncelaient d’épaisses nappes de roseau sur les toits de leurs huttes (8 500 avant JC). Les Provençaux utilisaient aussi le roseau mais le plaçaient sous le sol de leurs habitats, combiné avec du charbon de bois (7 000 avant JC).
Avant guerre, on ne connaissait pratiquement pas d’isolant puisque bois, terre et pierre affichent tous des λ très supérieurs à 0,05. Dans les campagnes, on utilisait le grain ou la paille en quantité pour protéger les logements du froid qui tombait par les plafonds, mais leur λ dépasse largement les 0,05 fatidiques.
Ila fallu l’industrialisation pour « inventer » les isolants modernes. Les laines minérales (amiante, Laine de roche, laine de verre) inondèrent les constructions avant que les progrès de la chimie nous permettent de créer les isolants phénoliques (polystyrènes, polyuréthane, polyisocyanurate, …). Puis ont mis au point les procédés techniques qui permirent de produire des isolants végétaux efficaces (liège, laine de bois, fibres compressées, ouate de cellulose). Enfin les isolants à base animale apparurent sur le marché (laine de mouton, plumes, …).
L’apparition d’isolants affichant un λ inférieur à 0,05 est donc très récente. Trop récente pour que nous puissions tirer le fruit de siècles d’expérience.
Aussi les deux critères les plus utilisés pour comparer les isolants, sont : le coefficient de conductivité thermique et le prix.
 
En 1970, l’amiante fut enfin interdite dans la construction aux USA. Malgré les efforts des lobbyistes, 20 ans après, la France accepta enfin que l’amiante était cancérigène. Un troisième critère commença à apparaître : la qualité de l’air respiré dans les habitations.
Avec les années 2000, la prise de conscience du changement climatique imposa un quatrième critère, plus diffus : l’émission de CO2 lié à la production des isolants (et à leur transport jusqu’au chantier).
On avait complètement oublié que, faute de disposer d’isolants efficaces, nos anciens utilisaient un autre principe : le déphasage. Toutes les civilisations situées au Nord du tropique du Cancer construisaient des bâtiments dont les parois permettaient de diffuser dans l’habitât la chaleur du jour au moment précis où l’air froid de la nuit baignait les faces extérieures desdites parois. C’est là un cinquième critère.
Puisque les isolants font aujourd’hui partie intégrante des parois de nos constructions, il faudrait considérer un sixième critère : le comportement de l’humidité dans les parois. Il est peu connu du grand public et pourtant il impacte directement la durabilité (l’amortissement de l’investissement) du bâti.
Les média nous abreuvent continuellement d’un septième critère : l’efficacité énergétique des bâtiments. Il faudrait qu’ils consomment le moins d’énergie fossile possible. L’utilisation d’isolants devient indispensable.
 
Si nous nous contentons de ces sept critères, il devient beaucoup plus délicat de comparer les isolants.
La formation des architectes, depuis la guerre, les a incités à utiliser des formes et des masses rythmées. L’esthétique des bâtiments récents s’est appuyée sur les caractéristiques techniques du matériau qui règne depuis lors : le ciment. On a vu se multiplier des rentrants, des aplombs, des découpes originales … et l’utilisation de l’acier, de l’aluminium et du verre. Toutes choses qui compliquent la mise en œuvre des isolants. Mais, surtout, notre œil s’est tellement  habitué à voir des parois de 20 cm d’épaisseur que le public considère avec circonspection des murs de 52 voire 60 cm d’épaisseur.
 
La comparaison des familles d’isolants devient apparemment très complexe. D’autant plus que les messages publicitaires que nous recevons tendent à brouiller notre discernement.
 
La conductivité thermique étant pratiquement uniforme, elle ne permet  pas de départager les isolants.
Le critère du Prix, pourtant essentiel en période de crise, l’est un peu moins lorsque l’on considère que l’essentiel du coût d’un isolant provient de sa mise en œuvre. Un bâtiment aux formes très simples (le Cube des maisons passives), permet une mise en place rapide et favorise une continuité des isolants. Ce critère dépend donc plus de la conception du bâtiment par l’architecte que du coût du m3 d’isolant.
La qualité de l’air respiré dans le logement dépend de la composition chimique de l’isolant. Pour faire simple : les phénoliques dégagent des formaldéhydes, les laines minérales émettent des particules que nous respirons, à la moindre différence de pression la laine de roche libère des particules fines qui passent de nos poumons dans notre sang, les isolants à base animale sont protégés par des produits antimites connus pour leur nocivité, le sel de bore utilisé pour protéger les isolants végétaux est nocif s’il est ingéré (mortel à partir de 1200mg/jour). Il s’agit donc de placer l’isolant à l’extérieur du bâti et de le protéger (en règle générale : éviter de manger les isolants !).
La fabrication des isolants phénoliques dégage du CO2, plus que les laines minérales et encore plus que les isolants à base de bois.
Les seuls isolants qui ne craignent pas l’humidité sont phénoliques. A l’inverse l’efficacité des laines minérales plonge à la moindre présence d’eau. Les isolants naturels gèrent bien la vapeur d’eau mais craignent l’eau liquide (sauf le liège qui est l’isolant le plus performant de ce point de vue). 
Reste le déphasage …. Puisque, par définition, R = e/λ (où e = épaisseur de l’isolant), on obtient  e=λ.R. Pour atteindre une résistance thermique de 6 (cible actuelle), puisque λ est proche de 0,04,  il faudra environ 24 cm d’isolant. Le problème devient très simple : quelle est la famille d’isolant qui permet de déphaser de 10 à 12h la chaleur tout en mesurant environ 24 cm ? Il n’y a qu’une seule réponse : les isolants à base de bois.
 
Conclusion :
Si le seul critère est le prix : actuellement la laine de roche semble être la plus compétitive.
Si l’on veut empoisonner lentement les occupants tout en créant un maximum de fuites thermiques, on privilégiera l’isolation par l’intérieur !
Si l’humidité est importante ou relativement constante (surface de paroi enterrée, …), on utilisera des isolants phénoliques.
Si on veut que les températures perçues par l’extérieur du mur mettent 10 à 12 h à atteindre la surface intérieure (déphasage), alors on emploiera des isolants à base de bois. C’est la solution qui apporte le plus de confort, surtout dans les climats qui connaissent des étés chauds.

 

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