Isolation thermique : le fameux coefficient U

lundi 19 mai 2008 Écrit par  Romain Houette

coefficient U isolation maison

Du fait des prix l'énergie et d'une législation plus attentive aux enjeux écologiques, les métiers de l'isolation sont en plein essor. Néanmoins, et bien que la question de l'isolation soit d'un intérêt crucial, les termes pour décrire l'isolation thermique demeurent très techniques et parfois même complètement obscurs. La majorité des professionnels utilise un coefficient U pour qualifier le degré d'isolation. De quoi s'agit-il ?

Définition théorique

Techniquement, ce coefficient représente la quantité de chaleur passant au travers d'une surface de 1 m² quand il y a une différence de 1°C entre l'intérieur et l'extérieur. C'est-à-dire que pour un vitrage dont le coefficient U est de 2 W/m².K, il faudra produire 2 watts de chaleur par m² pour compenser une différence de température de 1°C entre l'intérieur et l'extérieur. Cela vaut aussi bien pour les fenêtres que les murs ou les toitures, en somme toute forme d'interface entre l'intérieur et l'extérieur. Clairement, le coefficient U représente la capacité d'un matériau à laisser passer les calories. Ainsi, plus U est petit, plus la transmission thermique est faible, et par conséquent plus l'isolation est forte. Plus U est grand, plus votre mur est une passoire.

Un petit exemple pour mieux comprendre

Considérons par exemple une façade de maison de 20 m² sans fenêtres et dont le coefficient U est de 1 W/m².K. En plein hiver, à une température extérieure de 0°C, il faut, pour maintenir une température de 20°C à l'intérieur, une puissance de 400 watts pour compenser les pertes thermiques. En une journée, il faut donc une énergie de 9,6 kWh (400 watts X 24 heures) pour compenser les pertes de chaleur liées à la façade.

Législation et ordre de grandeur

La législation française, par la Réglementation Thermique 2005, impose des seuils maximums pour les coefficients U des différentes parties à isoler. Pour les toits, le coefficient ne doit pas être supérieur à 0,34 W/m².K, pour les murs, la valeur limite est 0,36 W/m².K, pour les planchers qui donnent sur un sous-sol 0,4 W/m².K et pour les fenêtres 2 W/m².K (mais ce seuil-là dépend de la structure de la fenêtre). Mais pour une maison passive, le coefficient U doit être beaucoup plus bas.

tableau coefficient U

Cependant, le coefficient U ne fait pas l'unanimité. Certains professionnels préfèrent utiliser le coefficient R qui mesure la capacité d'un matériau à agir comme un isolant. Il s'agit en fait de l'inverse du coefficient U, soit R = 1/U. Plus le coefficient R est grand et moins il y a de transferts thermiques. U ou R, en fait ça ne change rien mais R est plus pratique, car plus il est grand et plus l'isolation est bonne.

Rien ne sert de parler d'isolation sans parler d'inertie thermique

L'inertie thermique d'une maison est sa capacité à stocker de la chaleur dans ses murs, sa toiture, son plancher, etc. Plus un bâtiment a une inertie thermique élevée et plus il est capable d'amortir les chagements de température extérieur. L'inertie procure en grand confort en été. Prenez l'exemple d'un château féodal, même lorsqu'il fait très chaud au-dehors, l'intérieur du château reste toujours frais. C'est aussi le cas des maisons provençales en pierre. Mais ça marche aussi avec le froid, plus l'épaisseur et le poids des matériaux de construction sont grand, plus les murs sont capable de stocker de la chaleur et de s'opposer au refroidissement. Une forte inertie est donc un atout pour le confort.

Voilà pourquoi une bonne isolation thermique, qui assure une consommation minimale d'énergie en hiver, ne garantit pas le confort en été. Imaginez une maison passive : l'été est beau et chaud, et vous ouvrez vos portes et vos fenêtres pour laisser rentrer la lumière et les parfums de plantes. Le problème est qu'une fois la chaleur entrée, il est très difficile de s'en débarrasser : l'intérieur, l'extérieur et les murs ont la même température. Il faut donc attendre la nuit, à condition bien sûr que celle-ci soit fraîche, ce qui n'est pas le cas partout. Mieux vaut par exemple éviter de construire une maison passive en bois en provence. Donc lorsque vous parlez d'isolation, il ne faut pas seulement se fier au coefficient U. Il faut également s'intéresser à la localisation géographique, en regardant les températures moyennes aux différentes saisons et l'exposition au soleil, et considérer alors l'inertie thermique. Dans tous les cas, il faut éviter l'isolation par l'intérieur, car à ce moment-là, vous vous privez des propriétés d'inertie de vos murs. Il faut toujours préférer une isolation par l'extérieur ou une isolation répartie, intégrée aux murs.

Un troisième facteur : le déphasage thermique

Mais en plus du coefficient U et de l'inertie thermique, un troisième phénomène joue un rôle notable dans l'isolation globale de l'habitat. Il s'agit du déphasage thermique. Très lié à la conductivité thermique du matériau, le déphasage représente le temps qu'il faut pour que la chaleur se propage d'un côté d'une paroi à l'autre. C'est donc la durée du transfert, à travers le matériau, des températures extérieures vers l'intérieur de la maison. Par exemple, toute chose étant égale par ailleurs, si le matériau ne déphase pas, l'habitat va alors suivre rapidement les variations de températures extérieures ; en plein été, il fera donc trop chaud pendant la journée et vite très frais la nuit, et froid en hiver. Un bon déphaseur est utile en été car il va encaisser et stocker la chaleur pendant la journée, gardant ainsi la maison au frais, puis la restituer pendant la nuit, maintenant ainsi dans l'habitat une température moyenne agréable. Un bon déphaseur se caractérise donc par un temps de transfert allant de 10 à 12 heures. Néanmoins, il faut remarquer que les effets de l'isolation thermique et du déphasage sont très liés. Sans modifier la durée du déphasage, l'isolation a un rôle important d'atténuateur de ses effets. De fait et par définition, plus l'isolation d'un matériau est bonne et moins celui-ci permettra de transfert de chaleur.

Choisir les matériaux de sa future maison est une chose bien compliquée. Réussir son isolation de même. Seulement, dorénavant, vous connaissez les trois phénomènes primordiaux inhérents à vos dépenses d'énergie et à votre confort. Vous pouvez donc dès maintenant poser les bonnes questions, faire les bons choix de matériaux, et bien évaluer l'isolation qu'il vous faut en fonction des différents paramètres et de la localisation géographique de votre logement.

 Simulation

Le site ideesmaison.com met en ligne un logiciel de simulation qui calcule la résistance thermique, l'inertie (capacité thermique surfacique) et le déphasage. Il vous suffit d'entrer la composition et l'épaisseur des parois, et le logiciel calcule les variables et donne une note au confort de la maison en été, en hiver et à la mi-saison. 

Faire une simulation sur ideesmaison.com 

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