Comment Calculer l’Isolation d’un Matériau: Tableau de λ et Épaisseur.

Dans cet article nous allons apprendre comment calculer le R de l’isolation thermique d’un matériau en fonction de son épaisseur grâce au λ (conductivité thermique) donné dans un tableau récapitulatif.

Lorsqu’on parle d’isolation thermique en conception bioclimatique, l’objectif n’est pas tant de savoir combien de chaleur passe à travers un mur à un instant donné, mais bien de comprendre sa résistance thermique globale.

Un mur bien conçu ne doit pas seulement limiter les pertes de chaleur, il doit aussi assurer un confort thermique optimal en limitant les variations de température intérieure.

Pour bien choisir son isolant, il est essentiel de comprendre la conductivité thermique (λ) des matériaux et de savoir calculer la résistance thermique (R).

Cet article te guide dans ces notions et met à ta disposition un calculateur interactif pour optimiser ton choix d’isolant. Clique ici pour atteindre directement le Calculateur en bas de l’article.

Calcul de la Résistance Thermique (R) d’un Matériau

La résistance thermique R (m².K/W) d’un matériau se calcule avec la formule :

où:

• R est la résistance thermique (en m².K/W)
• e est l’épaisseur du matériau (en m)
• λ est la conductivité thermique (en W/m.K)

Plus R est grand, meilleure est l’isolation.

Exemples :

• Un mur de bloc de béton creux (parpaing) de 20 cm d’épaisseur (λ = 1.000 W/m.K) donne : R = 0,20 m².K/W.
• Une laine de verre de 15 cm d’épaisseur (λ = 0.032 W/m.K) donne : R = 4,69 m².K/W.
• Un polyuréthane de 15 cm d’épaisseur (λ = 0.022 W/m.K) donne : R = 6,82 m².K/W.

A épaisseur équivalente, le mur en bloc de béton creux a une Résistance Thermique négligeable par rapport à celle de l’Isolant

Le polyuréthane a un pouvoir isolant supérieur à celui de la laine de verre.

Calcul de la Résistance Thermique (R) d’un Mur composé de 2 Matériaux

La résistance thermique R (m².K/W) d’un mur composé du matériau 1 et du matériau 2 se calcule avec la formule :

où:

• R, R₁ et R₂ sont les résistances thermiques globale, du matériaux 1 et matériaux 2 (en m².K/W)
• e₁ et e₂ sont les épaisseurs des matériaux 1 et 2 (en m)
• λ₁ et λ₂ sont les conductivités thermiques des matériaux 1 et 2 (en W/m.K)

Exemples :

En reprenant l’exemple précédent, un mur de blocs de béton creux de 20 cm isolé par 15 cm de laine de verre

La Résistance Thermique de l’ensemble est de R = 4,89 m².K/W, soit quasiment la résistance thermique de l’isolant.

Dans la pratique, dans la recherche d’un objectif de résistance thermique d’une paroi, on ne calcule que la résistance thermique du matériaux isolant

Maintenant que nous avons appris à calculer la Résistance Thermique d’une isolation à partir de sa conductivité thermique (λ) et de son épaisseur (e), le tableau suivant nous donne les objectifs à atteindre.

Résistance Thermique Recommandée selon la Paroi

La Réglementation Environnementale RE 2020 (RE 2020) en France ne fixe pas d’épaisseurs d’isolant spécifiques ni de résistance thermique, mais impose des objectifs de performance énergétique et environnementale pour les bâtiments neufs.

Les seuils de résistance thermique supposés par la réglementation sont dépendants de plusieurs critères, dont : 

1. La nature du bâtiment, neuf ou existant, qui détermine le cadre réglementaire applicable. 
2. La partie à isoler : sols, murs ou combles.
3. La surface du logement.
4. La localisation géographique du chantier : 8 zones climatiques définies par la réglementation (H1a, H1b, H1c, H2a, H2b, H2c, H2d, H3). 

Ce tableau pour se donner une idée des Résistances Thermiques attendues, source : https://www.lenergietoutcompris.fr/isolation/caracteristiques/rt-2020

Type de paroi	Seuils R RE2020 (m².K/W) NEUF	Seuils R RT Existant (m².K/W) RENOVATION
Murs donnant sur l’extérieur	entre 2,20 et 3,20	entre 2,20 et 2,90
Murs en contact avec un volume non chauffé	2,50	2,00
Combles aménageables – Rampants de toiture de pente inférieure 60°	entre 4,00 et 5,20	entre 4,0 et 4,40
Combles perdus	entre 4,80 et 5,20	4,80
Toitures-terrasses	entre 4,00 et 4,50	3,30
Planchers bas donnant sur l’extérieur ou un local non chauffé	entre 2,10 et 3,00	entre 2,10 et 2,70

Pour le calculateur, les objectifs de résistance thermique pour:
– la toiture a été pris pour une valeur R=5,20.
– les murs extérieurs a été pris pour une valeur de R=3,20
– les sols a été pris pour une valeur de R=3

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🛠 Retour d’expérience :

On peut penser que plus l’isolant est épais et donc la Résistance Thermique R est forte, plus l’isolation de la maison est efficace.

Il ne faut cependant pas oublier que l’isolation est une opposition à un flux de chaleur qui cherche à sortir de la maison. Si l’exhaustivité de la surface de contact n’est pas isolée, il y a présence de ponts thermiques qui laissent passer un flux important de calories.

Il est donc important de traiter ces ponts thermiques, j’en parle dans cet article.

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Un air humide a une conductivité thermique plus élevée qu’un air sec, cela veut dire qu’un isolant humide isole moins bien que s’il était sec.

FAQ : Comment Calculer la Résistance Thermique d’un Isolant à partir de son Epaisseur et de son λ donné dans un Tableau

1️⃣ Comment calcule-t-on la résistance thermique (R) d’un matériau ?
👉 La résistance thermique R (en m².K/W) se calcule avec la formule :

où e est l’épaisseur (en mètres) et λ la conductivité thermique du matériau (en W/m.K). Plus R est grand, meilleure est l’isolation.

2️⃣ Pourquoi la conductivité thermique (λ) du matériau est-elle importante ?
👉 La conductivité thermique λ indique la capacité d’un matériau à transmettre la chaleur. Plus λ est faible, meilleur est l’isolant. Par exemple, la laine de verre (λ = 0,032) est bien plus isolante qu’un bloc de béton creux (λ = 1,000).

3️⃣ Comment calcule-t-on la résistance thermique d’un mur composé de plusieurs matériaux ?
👉 On additionne les résistances thermiques de chaque couche :

Exemple : Un mur en parpaing (R = 0,20) + 15 cm de laine de verre (R = 4,69) donne une résistance totale de 4,89 m².K/W.

4️⃣ Quels sont les objectifs de résistance thermique selon la réglementation ?
👉 Selon la RE 2020, les résistances thermiques recommandées sont :

• Murs extérieurs : entre 2,20 et 3,20 m².K/W
• Rampants de toiture : entre 4,00 et 5,20 m².K/W
• Planchers bas : entre 2,10 et 3,00 m².K/W

5️⃣ Quelle épaisseur d’isolant choisir pour atteindre un bon R ?
👉 L’épaisseur dépend du λ du matériau. Par exemple, pour atteindre R = 3,20 en mur :

• Laine de verre (λ = 0,032) → 11 cm
• Polystyrène expansé (λ = 0,036) → 12 cm
• Fibre de bois (λ = 0,048) → 16 cm

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Grâce à la compréhension du calcul de l’isolation d’une paroi non homogène, c’est à dire faite de plusieurs couches de matériau, il est désormais possible de calculer le flux des déperditions au travers de cette paroi. Comment calculer la perte de chaleur d’une paroi non homogène ?