La perméabilité à l’air des isolants

Je le dis sans ironie : la RT2012 permet une belle avancée en s’intéressant à l’étanchéité à l’air. Les exigences restent, somme toute, modestes mais aux niveaux d’isolation où nous sommes rendus, il aurait été insouciant de ne rien imposer sur ce critère.

J’en veux, pour exemple,ce qui a été réalisé sur un de nos chantiers primés : le gain en étanchéité réalisé par l’entreprise a permis une diminution du besoin de chauffage théorique qui approche les 40%. Sans rien faire d’autre. Mais en ayant suivi un cheminement qui passe par l’incontournable « super-isolation » !

On le voit sur le graphique, on suit finalement le chemin ouvert par Passivhaus en bénéficiant de plus de tolérance grâce à notre climat doux. Au final, nous flirtons avec les performances du passif, mais sans franchir le rubicon du n50 < 0.6 h-1, le portail des 15 kWh/m²/an nous est resté fermé.

Oh, il n’y a pas à en rougir, la performance à l’air reste exceptionnelle pour cet hébergement : 10 fois mieux que les standards RT2012, trois fois mieux que ce qui est demandé pour une maison individuelle depuis cette année !

Voilà nos bâtiments rendus étanches et bien isolés. Sommes-nous enfin engagés sur la route de la sobriété des consommations ?

On peut l’espérer. Mais on peut aussi s’inquiéter que nombre de bâtiments s’écartent des prévisions de consommations. Jusqu’à présent, on a fait peu d’analyses des consommations en ramenant aux mêmes hypothèses que les calculs (pas simplement des relevés). Alors, et c’est normal, cela diverge tout le temps.

Aujourd’hui, les monitorings se font plus nombreux et l’on s’interroge sur les sources de désaccord.

Le choix est vaste pour expliquer les différences mais il est une source peu connue – peut-être peu impactante jusqu’à aujourd’hui du fait de la mauvaise étanchéité de nos bâtiments ante-RT2012 –, c’est la perméabilité à l’air intrinsèque des parois et en particulier des isolants.

Pour comprendre cela, prenons un schéma :

L’air est sournois et ne se contente pas de traverser les parois, il y a 4 phénomènes de convection distincts qui peuvent refroidir notre bâtiment en hiver (ou le réchauffer en été) :

  1. le premier est celui qui nous préoccupe actuellement, ce sont les infiltrations et les exfiltrations parasites qui font que notre ambiance intérieure se refroidit parfois rapidement en saison froide. En augmentant l’étanchéité de nos réalisations, nous luttons directement contre ce phénomène, par ailleurs inévitable (dans le sens que même une maison passive coule si on la jette à l’eau, l’étanchéité étant une chose relative !).
  2. le deuxième est lié à ce qu’on appelle l’étanchéité au vent, il s’agit d’un phénomène de convection forcée un peu comme quand vous soufflez sur vos doigts après avoir touché quelque chose de trop chaud. Le débit forcé va arracher plus de calories que de coutume à vos doigts si bien que vous allez les refroidir. Le « lavage du vent », c’est la même chose mais sur un bâtiment. Vous allez me dire : « oui, mais il y a un isolant ?! ». Bien sûr, mais ce forçage va tout de même arracher plus de calories à l’isolant, et donc au bâtiment, que sans contact direct avec le vent. Voilà pourquoi, il fait souvent froid dans les maisons (mal) isolées mais exposées au vent. On y reviendra… En attendant vous pouvez toujours coller de petits bouts de matériaux de toute sorte sur votre peau puis soufflez pour voir quand votre respiration atteint ou non sa cible. :p
  3. le troisième phénomène est liée à de la convection naturelle : si l’étanchéité à l’air de ma paroi intérieure est mauvaise, alors il se crée une boucle de convection qui va elle aussi être en capacité d’accélérer le refroidissement de mon bâtiment en hiver parce qu’il y aura un contact plus direct que prévu avec l’isolant. Là aussi, améliorer l’étanchéité à l’air (de la paroi intérieure) est une bonne façon d’éviter cela.
  4. le dernier phénomène est extraordinaire de subtilité et de sournoiserie ninja myopera smiley il s’agit de convections autour et dans l’isolant ! irked myopera smiley Si vous aussi, vous avez essayer de boucher un trou dans un mur avec de l’isolant, vous aurez remarqué combien… c’est inefficace ! La majorité des isolants sont perméable à l’air (ne pas confondre avec la perméabilité à la vapeur d’eau) et se feront donc un plaisir d’accueillir de la convection en leur sein et bien évidemment autour d’eux si on leur en laisse le loisir !

Ces phénomènes convectifs posent question. Nos façon de faire actuelles sont-elles bonnes, ne posons nous pas de l’isolation en toute inutilité ?

Hé bien, ce qui est sûr, c’est que l’étanchéité à l’air, parce qu’elle lutte contre deux des quatre phénomènes présentés ci-dessus, est un passage obligé pour amélioré la performance. Sans elle, on risque de refroidir directement l’ambiance intérieure (je me place souvent en hiver sans vous le dire, désolé worried myopera smiley) mais aussi de faciliter le refroidissement de l’isolant sur son côté chaud (et par conséquent augmenter les déperditions). C’est donc un passage obligé maintenant que l’on isole correctement.

On constate également, qu’au moins dans les zones concernées, il est essentiel d’assurer une protection au vent efficace pour éviter qu’Éole ne vienne à laver nos isolants des précieuses calories que nous souhaiterions garder pour nous. Se pose alors la question de la pertinence de certaines techniques, comme les isolations par l’extérieur avec pour seule protection de l’isolant un simple bardage ventilé (chez vous un indice, ventilé = ouvert au vent).

Pour lutter contre les phénomènes convectifs autour de l’isolant, on ne peut compter que sur de la bonne mise en œuvre ou sur des techniques de pose plus efficace que d’autres. On peut penser en particulier au bouvetage des panneaux isolants qui assure une moins bonne perméabilité à l’air tout au moins autour du panneau. Cette seule spécificité du produit ne résout pas tout, la mise en œuvre est là aussi primordiale.

blockquoteLFor large gaps and large temperature differences, reductions in thermal performance of 25 to 33% were measured. (Bomberg and Brown (2003))

Enfin, on ne peut passer à côté de la question qui vous titille sans doute : mais quels sont les isolants les moins perméables et quels sont les manche à air ?


Disons-le, clairement, les fabricants ne se battent pas en duel sur cet indicateur. Sauf ceux qui justement savent qu’ils ont là un avantage 🙂

Si on en entend peu parler ici en France, c’est que les laines minérales — de la barbapapa de verre ou de rocher si vous préférez — dont nous sommes de gros producteurs et de gros consommateurs, ne brillent pas par leur performances dans ce domaine. Elles sont, par exemple, 4 à 40 fois plus ouvertes au courant d’air et donc aux convections internes que la ouate de cellulose. Mais c’est très variable en fonction du type de fibres : ainsi un matelas avec des fibres mono-orientés sera bien moins perméables que de la laine de verre en vrac.

Autre point essentiel : la densité ! Plus votre isolant sera dense et moins il laissera l’air lui faire des misères. Cette constatation est une invitation à l’usage d’isolants dense. Mais attention qui dit densité dit beaucoup de matière dans peu de volume donc plus d’énergie grise, « sauf » à se tourner vers des isolants biosourcés ! Encore, je sais…

En zone ventée, il y aura couplage entre le lavage du vent et le les convections internes. Il faut donc là être précautionneux : assurer une bonne protection au vent avec un produit réellement « coupe-vent », user d’un isolant dense pour éviter les échanges convectifs en son sein, assurer une pose minutieuse… et bien sûr atteindre une étanchéité à l’air élevée, cela va sans dire. On comprend bien cette situation parce qu’on s’imagine bien à la place de la maison exposée au vent. On n’aurait pas idée de porter un gros pull en laine avec un © k-way dessous. S’il fait vraiment froid, on aurait même pas idée de mettre un © k-way par dessus la laine, on en mettrait tout bêtement un au dessus et un autre au-dessous ! Oh ben vous venez d’inventer la veste grand froid… Notez que ma veste a beau être grand froid, étanche à l’air comme à l’eau, elle peut très bien être « respirante » grâce au fameux GORE-TEX® (évacuation de la vapeur). Il en va de même pour mon bâtiment, que ce soit clair headbang myopera smiley

Bon okay, personne n’aurait l’idée de s’exposer en plein vent avec un simple pull en laine. Personne n’aurait non plus l’idée de se mettre, même en climat hivernal doux, sur le toît d’une maison sans un minimum de coupe-vent. Hé bien, c’est pourtant notre façon courante d’isoler nos combles : on déroule de la laine minérale à même le sol (parfois avec le pare-vapeur du bon côté tout de même) et c’est fini. Exposé ainsi mon isolant va subir la lavage du vent, pour sûr, mais également des phénomènes convectifs internes à partir d’une différence de température entre ces faces de 18°C à 29°C pour une laine minérale et plus de 40°C pour de la ouate.

On le comprend, la convection interne concerne donc surtout les zones à hiver rigoureux mais aussi… les zones à été chaud ! En effet plus l’isolant sera exposé à une surchauffe (d’où l’intérêt de zone tampon comme un grenier), plus il subira une pression convective faisant chuter la protection thermique qu’il assure. Alors que la densité amène de la masse thermique souvent bien opportune en été, cette même densité a aussi une utilité en tant que frein convectif !

Mais, même sans intenses mouvements convectifs à l’intérieur des isolants, le lavage du vent et les mouvements convectifs autour des isolants sont une source de fuites thermiques qui, si on y prête peu attention, sont une réalité de tous les jours même pour les chantiers les plus récents :

Ce que vous voyez-là, c’est un plafond intérieur qui donne sur un grenier. La couche d’isolant au-dessus est importante puisque la résistance thermique est proche de 7 m²K/W, pourtant des phénomènes convectifs, sans doute couplés à du lavage par le vent, est clairement apparent entre chaque jonction de panneau de laine minérale ou chaque défaut du plancher du grenier. Autant vous dire que ce chantier, que je connais très bien, nous a fait réviser notre vision de la bête isolation des combles !

La photo a été réalisée en hiver et l’écart thermique entre le plafond et l’extérieur est autour de 25°C bien que nous soyons en climat doux océanique. Finalement, même ici, on n’est pas loin de démarrer des phénomènes convectifs internes dans les laines minérales !

Là, il faudrait conclure non ?! 🙂

Ce n’est pas simple, il y aurait tant à dire. Je soulignerai simplement quelques points.

Tout d’abord que l’étanchéité à l’air n’est pas une lubie de thermicien. À partir du moment où l’on s’engage vers la basse-énergie, elle est incontournable. Et non, elle n’empêche pas forcément la vapeur de migrer par les parois. Et non on est pas comme dans un thermos, ou plutôt si, un thermos qui maintient votre café à la bonne température sans résistance électrique et qui en plus s’ouvre ! Tout ça pour dire que, oui, oui, on peut ouvrir les fenêtres dans une maison très-basse-énergie comme on ouvre le bouchon de son thermos. En général, on le referme aussi pour pas refroidir son café. C’est exactement la même chose dans la maison monkey myopera smiley

Ensuite, il est important de dire qu’il existe des phénomènes de convections naturelles et forcées dans les parois. Et que ces phénomènes risquent bien de gâcher la fête si on y prête garde !

blockquoteLImperfections that could in the past be ignored because they had a small impact on thermal control must now be understood and dealt with to meet the goals of high thermal performance building enclosures. (John Straube)

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2 réflexions sur “La perméabilité à l’air des isolants

  1. Intéressant. Pour info, les normes évoluent en Suisse avec une notion d’étanchéité au vent. Je n ai pas encore creusé ce point mais il dénote une prise de conscience: En gros étanchéité à l’air = étanchéité coté chaud/intérieur et étanchéité au vent = étanchéité coté froid / extérieur. Par contre ceci semble difficilement vérifiable.
    Autre point : pour les bâtiments industriels à ossature métallique, une des solutions pour avoir une bonne étanchéité à l’air consiste à travailler au niveau du parepluie. Ceci semble effectivement plus logique. On met souvent la goretext sur la polaire…et pas sous la polaire.

  2. Bonjour robbe l’hélvète 🙂

    Si on regarde le schéma présentant les phénomènes convectifs, on comprend, qu’en effet, l’étanchéité au vent est plutôt à obtenir en face extérieure et celle à l’air en face intérieure. En s’intéressant à la protection au vent après avoir fait des bâtiments étanches à l’air, la Suisse n’a plus qu’à s’assurer de la bonne mise en œuvre et de la résistance à la convection des isolants pour juguler les problèmes de convection dans les parois. Une belle avancée vers la performance donc…

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