Résistance thermique et performance – explication et calcul

Pour limiter les déperditions de chaleur dans une habitation, une rénovation thermique de toutes les pièces aménagées est nécessaire. Grâce à la résistance thermique, il est aisé et quantifiable de respecter les exigences de confort pour une isolation thermique et économiser sur les factures d’énergie. Mais que signifie la résistance thermique ? Comment calculer sa valeur ? Nous vous donnons une explication simple dans cet article.

Isolation thermique

Qu’est-ce que la résistance thermique

La résistance thermique est une grandeur notée R et exprimée en m².K/W qui permet de mesurer la capacité d’un élément à limiter les échanges de chaleur. Ce facteur est déterminant pour quantifier la performance thermique de votre logement. Plus la résistance thermique est importante, mieux votre habitation est isolée.

Pour respecter les normes en vigueur et être éligible aux aides financières de rénovation thermique, il existe un seuil minimum de résistance thermique à atteindre pour chaque pièce d’habitation.

Selon la RT2012, les résistances thermiques minimales des différents espaces aménageables de la maison sont les suivantes :

Utilisation

R minimal selon RT2012 (m².K/W)

Combles perdus

7

Combles habitables

6

Toiture

6

Murs

3,7

Planchers

3

Afin d’interpréter ces exigences, il est nécessaire de se familiariser avec la notion de performance thermique.

La Performance thermique

La performance thermique d’un matériau rend compte de deux principaux facteurs : la conductivité thermique du matériau et son épaisseur.

La conductivité thermique intrinsèque

Définition

Notée λ (lambda) et mesurée en W/m.K, la conductivité thermique représente la faculté d’un matériau à conduire la chaleur, c’est-à-dire à la recevoir et à la céder. 

Elle représente la quantité de chaleur qui passe dans un matériau en 1 seconde, à travers 1 m² de ce matériau, d’un mètre d’épaisseur. Ceci, lorsque la différence de température entre les deux faces est de 1 degré Kelvin.

Il en découle que plus la conductivité thermique d’un matériau est élevée, plus son pouvoir d’isolation est faible. Ce facteur est dit « intrinsèque », car il est propre à chaque matériau, indépendamment d’autres paramètres.

Cas des matériaux de construction

Isolation des murs
Isolation des murs

Plus simplement, si on prend l’exemple d’une tige métallique exposée au feu, on remarque rapidement que la température de la tige augmente et se transmet d’un bout à l’autre de celle-ci. Ceci s’explique du fait que le métal est hautement conducteur.

Dans le domaine de la construction, un matériau est isolant si sa conductivité thermique est inférieure à 0,060 W/m.K.

À titre indicatif, voici les valeurs moyennes de la conductivité thermique intrinsèque de quelques matériaux de construction du plus isolant au plus conducteur.

Matériau

Conductivité thermique λ (W/m.K)

Air immobile

0,025

Laine minérale

0,035

Fibre de bois

0,04

PSE classe 5

0,037

Béton cellulaire

0,22

Plâtre

0,35

Brique

0,84

Béton armé 

1,5

Enduit de mortier

1,5

Marbre

2,9

Acier inoxydable

16,3

Notez que ces valeurs varient en fonction de la formulation et la densité de chaque matériau. Pour avoir une meilleure idée de la conductivité thermique d’un produit en particulier, référez-vous à la valeur indiquée par le fabricant.

L’épaisseur e

Cette valeur est relativement simple à appréhender. Il s’agit de l’écart entre les deux faces principales d’un matériau. Sur le marché, l’épaisseur d’un isolant est souvent exprimée en millimètres ou en centimètres. Dans le cadre du calcul de la résistance thermique, cette grandeur est convertie en mètres.

Il s’ensuit donc que plus l’épaisseur d’un matériau est importante, plus celui-ci est isolant.

Dans le domaine de la rénovation thermique, voici les épaisseurs moyennes pour les principales techniques d’isolation :

Utilisation

Technique

Épaisseur d’isolant

Toiture 

Sarking

20 à 35 cm

Combles aménagés 

Sous rampants

20 à 35 cm

Combles perdus 

Isolant soufflé

25 à 45 cm

Murs extérieurs

ITE sous enduit

14 à 20 cm

Murs intérieurs

ITI classique

14 à 20 cm

Plancher

Sous revêtement

10 à 15 cm

Comment calculer la résistance thermique

Pour un matériau isolé

La résistance thermique est le rapport entre l’épaisseur et la conductivité thermique. Ainsi :
R=
e
Par exemple, pour un panneau de laine de verre de conductivité thermique de 0,035 W/m.K et d’épaisseur 150mm, la résistance thermique est donc :
R = 0.015/0.035 = 4,28 m².K/W

Pour vous aiguiller sur la résistance thermique d’un matériau isolant, sa conductivité est souvent indiquée par le fabricant. Il suffit alors d’en déduire la valeur R en fonction de son épaisseur, si celle-ci n’est pas déjà mentionnée.

Pour 100mm d’épaisseur de matériau, voici les résistances thermiques des matériaux dont la conductivité thermique a été précédemment citée.

Matériau

Résistance thermique pour 100mm en m².K/W

Air immobile

4,00

Laine minérale

2,86

Fibre de bois

2,50

PSE classe 5

2,70

Béton cellulaire

0,45

Plâtre

0,29

Brique

0,12

Béton armé 

0,07

Enduit de mortier

0,07

Marbre

0,03

Acier inoxydable

0,01

Pour une paroi multicouche

Isolation de combles
Isolation de combles

Dans le cas d’une paroi multicouche, constituée de matériaux de différentes natures, il suffit d’additionner les résistances thermiques de chaque matériau.

Prenons l’exemple d’une paroi isolée par l’intérieur suivant la structure suivante :

  • Mur en brique : 22 cm
  • Lame d’air : 2 cm
  • Laine de verre : 15 cm
  • Plaque de plâtre : 1,3 cm

La résistance thermique est donc :

Matériau

Épaisseur (m)

λ (W/K.m)

R (m².K/W)

Mur en brique

0,22

0,84

0,26

Lame d’air

0,02

0,025

0,80

Laine de verre

0,15

0,035

4,29

Plaque de plâtre

0,013

0,35

0,04

Donc, R=0,26+0,80+4,29+0,04=5,38 m2.K/W

Finalement, la valeur de R est de 5,38 m².K/W en théorie dans les parfaites conditions de pose.  

Cependant, la résistance thermique réelle dépend également de la technique de pose, de la suppression des ponts thermiques, et d’autres paramètres. En pratique, il vous faudra faire appel à un professionnel de l’isolation thermique pour obtenir la performance thermique optimale d’une habitation et assurer la pose de l’isolation dans les règles de l’art.

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