Résistance Thermique d'un Isolant

La résistance thermique d’un matériau est sa capacité à freiner le flux de chaleurqui le traverse. Pour les matériauxhomogènes, la résistance thermique estégale au rapport de l’épaisseur du matériauen mètres (e) par sa conductivitéthermique λ (R = e/λ). L’intérêt est quela valeur obtenue dépend de l’épaisseur du matériau, alors que le coefficient λ est toujours exprimé pour une épaisseurfixe d’un mètre. La résistance R s’exprime en m2.K/W. Plus la résistance thermique d’un matériau est élevée, plus le fluxde chaleur est diminué. La valeur R doit apparaître sur l’étiquette produit dumatériau et être certifiée.Par exemple, le polystyrène expansé possède un λ de 0,032 W/m.K. Un bloc de polystyrène de 16 cm d’épaisseur a donc un pouvoir isolant ou une résistance thermique de :

R = 0,16 m / 0,032 = 5 m2.K/W

La valeur R est utile pour connaître l’épaisseur d’isolant souhaitée ou pour connaître l’épaisseur nécessaire pour obtenir une même isolation avec différents matériaux. Par exemple, pour obtenir une valeur R = 5 avec du granit,dont le coefficient λ est de 3,5 W/m.K,il faudrait :

e = λ x R

e= 3,5 x 5 = 17,5

La valeur e étant exprimée en mètres,il faut par conséquent 17,5 m de granit pour obtenir une isolation équivalente à 16 cm de polystyrène !

La résistance exprimée par R ne permet cependant pas de connaître la résistance d’une paroi. En effet, nous avons vu que les échanges thermiques ne sont pas les mêmes en surface qu’à l’intérieur d’un matériau. C’est pourquoi, pour déterminer la résistance réelle d’une paroi, il faut également prendre en compte sa résistance thermique superficielle.Celle-ci est due au barrage rencontré par le flux thermique pour passer de la convection (air) à la conduction (paroi opaque). La résistance opposée au passage du flux thermique de l’air ambiant intérieur à la paroi est notée R si(résistance superficielle intérieure). La résistance de la paroi vers l’air extérieur est notée Rse (résistance superficielleextérieure). La résistance superficielle s’exprime, comme R, en m2.K/W et varie en fonction du sens du flux thermique (ascendant, descendant ou horizontal).

Grâce à toutes ces valeurs, il est possible de calculer la résistance thermique totale d’une paroi composée de plusieurs matériaux, comme c’est souvent le casdans un bâtiment. Il suffit d’additionner les résistances de chacun des matériaux constituant la paroi et les résistances thermiques superficielles. Par exemple,la résistance totale d’un mur en béton de 14 cm d’épaisseur avec un isolant en laine minérale de 10 cm plus plaque de plâtre est la suivante (en partant del’intérieur) :

Rtotale = Rsi + R plâtre + R isolant + Rbéton + Rse

Rtotale = 0,13 + 0,021 + 2,5 + 0,082 + 0,04= 2,773

La résistance R totale de la paroi est de2,77 m2.K/W.

Parfois, une paroi comporte des lamesd’air non ventilées. Celles-ci ont une influence directe sur la résistance totale.Dans ce cas, il est normal et même nécessaire de les prendre en compte dans le calcul de la résistance totale.

Les valeurs de R des lames d’air, en fonction du sens du flux thermique, qui peut être horizontal, ascendant ou descendant et selon l’épaisseur de la lame d’air. Celle-ci doit naturellement être parfaitement étanche. Tout mouvement ou courant d’air détériorerait considérablement les valeurs indiquées dans ce tableau et fausserait le résultat final. Par exemple, dans une paroi verticale, une lame d’air immobile de 7 cm offre une résistance thermique de 0,15 m2.K/W, ce qui est un complément important pour la performance globale de la paroi.Le coefficient lambda indique la quantité de chaleur traversant un mètre cube de matériau homogène, ce qui permet de classer, par exemple, les matériaux entre eux. Grâce à ce coefficient, il est également possible de calculer la résistance R totale d’une paroi en fonction de son épaisseur, ou inversement de déterminer l’épaisseur de la paroi désirée en fonction de la résistance à atteindre.Il serait intéressant de connaître le coefficient lambda des parois pour pouvoireffectuer un classement, notamment,selon les principes constructifs. Un telclassement permettrait d’avoir des données chiffrées pour faire son choix, par exemple, entre des constructions en parpaings, en béton, en briques ou en béton cellulaire. Cependant, toutes lesparois ne sont pas homogènes et ne font pas un mètre d’épaisseur, c’est même extrêmement rare.

Or, nous savons que le coefficient lambda qui permet de classer les matériaux entre eux, exige de telles conditions pour être calculé. Le lambda ne peut pas être donné pour un mur,puisqu’en pratique, celui-ci est toujours constitué de divers matériaux de différentes épaisseurs.C’est pourquoi on a recours à un troisième critère pour définir les performances thermiques dans le bâtiment. C’est un coefficient qui permet d’évaluer laquantité de chaleur traversant une paroihétérogène, à la manière du coefficient lambda, mais sans ses contraintes. Ils’agit du coefficient de transmission surfacique U.