Comparaison isolants classiques et isolants minces

On appelle ici "Isolants minces" les produits du commerce portant cette dénomination, constitués par un sandwich d'une ou plusieurs couches d'isolants placés entre deux feuilles minces réfléchissantes.

Comment cette étude est née ?

La présente étude correspond à la démarche d'un particulier (votre serviteur, qui n'a aucun intérêt vis à vis d'un produit particulier) qui a acheté un isolant mince, en se fiant aux informations "équivalent à 200 mm de laine de verre" indiquées par le fournisseur, pour isoler ses combles, le gain de place et la facilité de pose étant deux critères ayant participé au choix.

Les combles à aménager comportent un plancher isolé et deux murs de refend avec des portes séparant 3 pièces de dimension sensiblement identiques directement sous les tuiles du toit à 45 degré. L'accès se faisait alors uniquement par une trappe dans une des pièces latérales. La pièce centrale constituait un laboratoire idéal dans la mesure où elle ne comportait aucune fenêtre de toit, ni aucune trappe de visite.

Dans un premier temps, la pièce centrale a été aménagée avec l'isolant mince en prenant bien soin d'assurer une bonne étanchéité. Les murs de refend ont également été recouverts. Ces travaux ont eu lieu en été et quelle n'a pas été notre surprise de nous rendre compte que la température (thermomètres à l'appui) montait presque aussi rapidement dans la pièce isolée que dans les pièces latérales. Ceci s'est confirmé avec des campagnes de mesures utilisant des thermomètres déportés lus à l'extérieur de la pièce isolée pour ne pas perturber les mesures. Enfin un petit radiateur électrique a été placé dans la pièce centrale pour mesurer l'augmentation de température en fonction de la puissance du radiateur. Le résultat rapporté à la surface d'isolant montrait que l'isolation mince était équivalente à quelques centimètres d'isolant classique.

Dans un deuxième temps, nous avons alors entrepris une série d'expériences de base à partir d'un petit ensemble expérimental permettant de simuler le soleil avec un spot halogène dont les rayons chauffent une tuile. Des échantillons d'isolants divers classiques et minces ont alors été mis en place sous la tuile dans des conditions analogues à celles en sous-toiture. Un thermomètre placé sous ce dispositif permettait de mesurer l'accroissement de température. Ce dispositif a permis de comparer ainsi les divers échantillons essayés. Le dispositif expérimental et les principaux résultats sont présentés aux paragraphes suivants.

Les résultats ont alors immédiatement confirmé la première approche effectuée en vrai grandeur dans la pièce centrale : les isolants minces sont à peine plus performant que la même épaisseur de laine de verre (quelques centimètres) et en tout cas très loin de l'équivalence avec les 200 mm annoncés. On vous dira peut être que le fournisseur n'était pas le meilleur, ou que des progrès significatifs ont été réalisés depuis 2004 (date des présents essais), ou que la pose a été mal réalisée : si c'est le cas, je vous encourage à faire ces expériences vous même et à juger sur pièce.

Dans un troisième temps nous nous sommes demandés comment les fournisseurs pouvaient annoncer de telles équivalences sans être inquiétés par des procès et autre tracasseries, d'autant plus qu'en étudiant leur documentation un effort particulier est mis sur l'attestation d'expériences sous contrôle d'huissier ou autres organismes. Nous avons pu voir effectivement des coupures de presse montrant qu'il y avait eu effectivement des procès dont l'issue semble avoir été favorable aux fabricants, ce qui nous a interpellé...

Ces questions plus particulières relatives aux isolants minces font l'objet de questions et réflexions en page suivante pour lesquels il appartiendra au lecteur de se forger sa propre opinion à la lumière des questions ainsi posées et des résultats décrits dans ce site.

Dans un quatrième temps, l'isolant mince de la pièce centrale a été déposé et remplacé par 20 cm de laine de verre. On avait initialement pensé lacérer l'isolant mince pour éviter de constituer un pare vapeur du mauvais côté de la laine de verre ; mais il s'est avéré plus efficace de tout enlever (d'autant plus que le gain apporté par cet isolant à la laine de verre aurait été négligeable). La fin des travaux s'est soldée par des résultats satisfaisants conformes aux attentes relatives à une telle isolation "classique".

Depuis, le plancher de la pièce centrale a été ouvert pour recevoir un escalier en colimaçon et une climatisation a été installée pour permettre une utilisation confortable même pendant les périodes les plus chaudes de l'été ; notons que cette climatisation fait "descendre"le froid à l'étage inférieur (par l'escalier) assurant ainsi un rafraîchissement significatif de l'étage inférieur.

NOS VŒUX POUR UN EXPLOIT

Une nouvelle tentative du "grand saut" par Michel Fournier est prévue depuis un ballon stratosphérique à une altitude de 40 000 mètres . Tous nos vœux vont à Michel Fournier et à son équipe pour la réussite de cet exploit qui nous fait rêver ! Sur son site http://www.legrandsaut.org/ on peut voir que le saut est prévu dans une "atmosphère" de pression aussi faible que 1/700 de la pression atmosphérique à 40 000 m, pour atteindre 1/20 de cette pression à 20 000 mètres, 1/5 à 12 000 mètres, et 1/3 à 9000 mètres, avec des températures de l'ordre de -60°C.

Contrairement à ce que l'on rencontre sur terre, ces très faibles pressions et ces températures extrêmes nous rappellent que ces conditions sont celles qui permettent aux isolants minces réfléchissants multicouches de montrer de grandes performances par rapport aux isolants classiques, ce qui explique leur utilisation pour les satellites. En effet, à ces valeurs de pression et de température, la transmission de la chaleur par conduction et par convection perd sa prépondérance par rapport à la transmission par rayonnement, en devenant même nulle dans le vide. Lire…

ATTENTION :

Si vous achetez un isolant (classique ou mince),

il est indispensable d'obtenir le coefficient R correspondant (et pas une autre appellation, même proche).

- si R = 1 (m2.K/watt), cet isolant est équivalent à 4 cm de laine de verre (ou autre isolant classique)

- si R = 2 (m2.K/watt), cet isolant est équivalent à 8 cm de laine de verre

Si on vous donne le coefficient λ (lambda), il est certainement proche de 0,04 (watt /degré/mètre). Cela veut dire que :

- si cet isolant mesure 2 cm d'épaisseur, il est équivalent à 2 cm de laine de verre

- si cet isolant mesure 4 cm d'épaisseur, il est équivalent à 4 cm de laine de verre

Si ce coefficient λ est égal à 0,035 cela veut dire que :

- si cet isolant mesure 2 cm d'épaisseur, il est équivalent à 2,3 cm de laine de verre

NE VOUS LAISSEZ PAS ABUSER par de nombreux certificats ou organismes de certification qui n'ont rien à voir avec l'isolation thermique. On peut certifier le contrôle de l'épaisseur, la durée dans le temps, la tenue au feu, la méthode de fabrication…sans que cela ait à voir avec les propriétés d'isolation. CONCENTREZ VOUS prioritairement sur ce qui est relatif aux propriétés thermiques.

Lire références ici...

Ensemble expérimental utilisé pour les expériences de base

Cet ensemble expérimental destiné à comparer les performances de divers isolant, dans des conditions proches de celles rencontrées sous toiture, peut facilement être construit à partir de matériels disponibles en grande surface et autres magasins (à ne réaliser que si vous maîtrisez les risques liés au bricolage, à l'électricité et à la mise en oeuvre de sources de chaleur). Voir schéma du dispositif expérimental à faire soi même .

Procurez vous :
- un échantillon de l'isolant mince que vous voulez tester et d'autres isolants à comparer
- deux thermomètres munis chacun d'une sonde permettant de relever la température à distance, à 0,1 °C près

- un thermomètre pour mesurer la température ambiante (en général inclus avec les thermomètres précédents)

- un spot halogène 75 ou 100 watts

- une tuile (si possible plate)

- une plaque de polystyrène expansé de 4 cm d'épaisseur (ou 8 cm)

Avec une plaque de polystyrène expansé de 8 cm d'épaisseur (ou 2 fois 4 cm) :
- construisez un tube vertical de section intérieure rectangulaire, par exemple : 14 cm x 18 cm, hauteur 22 cm.
(vous pouvez cercler avec un ruban adhésif)

- posez ce tube sur un plancher fait avec le même polystyrène (8cm).

Placer horizontalement dans ce tube du bas vers le haut :
- sur le plancher, une sonde de température fixée au milieu du plancher,

- à 12 cm un morceau de lambris ou frisette (bois d'épaisseur environ 1 cm) couvrant toute la section, ou placoplâtre pour simuler le revêtement interne des combles

- à 15 cm l'isolant à tester couvrant toute la section
- à 21 cm une autre sonde de température

- couvrez le sommet avec la tuile

Pendez le spot (100W) à 49 cm de la tuile (sous un escabeau par exemple) et allumez le. Ajuster éventuellement la position du spot pour obtenir environ 50°C sous la tuile.
Mesurez la température limite atteinte (après un temps suffisant pour qu'elle soit stabilisée) au niveau du plancher.
Dans ces conditions assez proche d'une utilisation classique, comparez les températures limites atteintes (soustraire la température ambiante) pour plusieurs types et épaisseurs d'isolant (isolant mince, polystyrène ...).

Aménagez les conditions expérimentales pour simuler au mieux ce que vous souhaitez.

Résultats expérimentaux

En utilisant le dispositif expérimental décrit ci-dessus (avec utilisation d'un lambris dans toutes les expériences, simulant le revêtement des combles), on a mesuré :

- l'augmentation T_t de la température de la tuile (par rapport à la température ambiante) due à l'échauffement par le spot

- l'augmentation T_p de la température limite atteinte (par rapport à la température ambiante) au niveau du plancher du dispositif expérimental

On a alors calculé le rapport que nous appellerons rapport d'efficacité

r = T_t / T_p

Ce rapport d'efficacité r est d'autant plus grand que l'isolant utilisé est efficace.

Grâce à ce dispositif et à ce rapport, il devient aisé de comparer divers produits même si on ne cherche pas à calculer exactement leur résistance thermique.

Afin de ne pas particulariser un fabriquant par rapport à un autre nous nous bornerons à donner des indices 1, 2, 3 pour les divers échantillons d'isolants minces testés en donnant un ordre de grandeur du prix du produit en euros par m² en 2004.

Nature de l'isolant mis en place coût 2004 rapport d'efficacité r

Isolant mince

n° 1 24 E/m² 6,7

n° 2 20 E/m² 5,9

n° 3 5 E/m² 4,9

Polystyrène expansé

épaisseur 6 cm 8,5

épaisseur 4 cm 2,7 E/ m² 6,6

épaisseur 2 cm 5

Laine de verre

épaisseur 4,5 cm 1,7 E/m² 7,0

épaisseur 2 cm 4,9

Il apparaît donc ici que le plus efficace des isolants minces testés ( n° 1 à 24 Euros / m² en 2004) a pratiquement la même efficacité que 4 cm d'isolant classique (polystyrène expansé à 2,7 Euros/m² , laine de verre à 1,7 Euros/m², ...) pour ces essais réalisés dans des conditions se rapprochant de celles utilisées en sous toiture.

Il appartient à chacun de juger de l'opportunité d'utiliser l'un ou l'autre de ces produits (ou d'autres...) en fonction des critères (notamment du coût) qui lui sont propres.

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