Résistance thermique, calcul et importance pour l'isolation

Qu’est-ce que la résistance thermique ?

La résistance thermique, souvent notée R, exprime la capacité d’un matériau à ralentir la transmission de la chaleur. Elle se calcule en fonction de l’épaisseur du matériau et de sa conductivité thermique, exprimée en watts par mètre-kelvin (W/m·K). Plus la résistance thermique est élevée, plus le matériau est isolant.

Pourquoi est-elle primordiale pour l’isolation des bâtiments ?

Une bonne résistance thermique garantit un confort intérieur optimal en limitant les déperditions thermiques en hiver et les gains de chaleur en été. Cela permet de réduire les besoins en chauffage et climatisation, contribuant à des économies d’énergie tout en respectant les exigences réglementaires.

Quelle est la différence  entre résistance thermique et conductivité thermique ?

Conductivité thermique (λ)

La conductivité thermique, notée λ, mesure la capacité d’un matériau à transmettre la chaleur. Plus λ est faible, moins le matériau laisse passer la chaleur, ce qui en fait un bon isolant.

Résistance thermique (R)

La résistance thermique, quant à elle, dépend à la fois de la conductivité thermique et de l’épaisseur du matériau. 

Elle se calcule à l’aide de la formule :

R = e / λ 

• e représente l’épaisseur de l’isolant en mètres,
• λ sa conductivité thermique du matériau.

Exemple :
Ainsi, une épaisseur de 10 cm et un lambda de 0,028 W/m.K (Watt par mètre Kelvin) donne la résistance thermique R suivante : 0,1 m/0,028 = 3,57 m².K/W (mètre carré Kelvin par Watt).

Lien entre les deux

La conductivité thermique est une propriété intrinsèque du matériau, tandis que la résistance thermique prend en compte l’épaisseur utilisée. Par exemple, deux isolants avec des conductivités identiques auront des résistances thermiques différentes si leurs épaisseurs varient.

Comment calculer la résistance thermique d’un isolant ?

Le calcul de la résistance thermique est essentiel pour comparer les performances des isolants. 

Voici quelques exemples pratiques pour différents matériaux :

Laine de verre :

Conductivité thermique : de 0.030W/(m.k.) à 0.040W/(m.k)
Épaisseur : de 10 cm à 30 cm

Résistance thermique :
- en 100 mm : de R = 2,50 m2 K/W à R = 3,30m2K/W

• en 240 mm : jusqu’à R = 6.85m2.K/W pour une laine en lambda de 0.035W/(m.K)

• en 300 mm : jusqu’à R = 7,50m2K/W pour une laine en lambda de 0.040W/(m.K).

Polystyrène expansé :

Le polystyrène expansé est un isolant léger et économique majoritairement utilisé pour des travaux d’isolation thermique en intérieur ou en extérieur.

Conductivité thermique : de 0.038W/(m.K) à 0.030W/(m.K)
Épaisseur : de 6cm à 8 cm (0,08 m)

Résistance thermique :
Pour une épaisseur de 60 mm et d’un coefficient thermique lambda de 0.032W/(m.Kla résistance thermique est de : 1,875 m2.K/W.

Méthode de calcul : R (m².K/W)

R = 0,06 / 0,032 

soit R = 1,875 m2.K/W.

Polyuréthane :

Conductivité thermique : de 0,021 W/(m.K) à 0,028 W/(m.K)
Épaisseur : de 6 cm (0,06 m) à 20 cm selon si le choix se porte sur des mousse ou des panneaux
Résistance thermique : jusqu’à 8 m².K/W

Contrairement à la résistance thermique, la conductivité thermique (indiquée par la valeur lambda λ) doit être la plus faible possible pour que la performance de l’isolant soit optimale

Quels sont les indicateurs de performance thermique des isolants ?

Matériaux les plus courants

• Laine de verre : Réputée pour sa performance et son coût accessible, elle s’adapte à de nombreuses applications.
• Polystyrène : Apprécié pour sa légèreté et sa polyvalence, il convient bien à l’isolation des sols et des murs.
• Polyuréthane : Reconnu pour son fort pouvoir isolant, il est privilégié pour les constructions respectant les normes RE2020.
• Ouate de cellulose : Une option écologique et efficace, souvent utilisée dans les combles.
• Liège : Matériau naturel offrant une bonne durabilité et une isolation thermique performante.

Applications spécifiques

Chaque matériau répond à des besoins précis selon les zones à isoler :

• Murs : La laine de verre et le polystyrène sont des choix courants pour l’isolation intérieure ou extérieure.
• Sols : Le polystyrène et le polyuréthane sont adaptés pour réduire les pertes thermiques par le sol.
• Combles : La ouate de cellulose et la laine de verre garantissent un bon confort thermique sous toiture.

Normes et régulations : RT2012, RT2020 et RE2020

les réglementations énergétiques

Depuis 1974, des réglementations énergétiques en France imposent des exigences minimales pour la performance thermique des bâtiments, qui représentent 42 % de la consommation énergétique totale et 23 % des émissions de gaz à effet de serre.. Cette consommation impacte fortement les dépenses des ménages et le climat.

• RT2012 : Introduite en 2012, elle a marqué une première étape vers une meilleure efficacité énergétique. La RT2012 impose un plafond de 50 kWhEP/m².an (kilowatt/heure d'énergie primaire, ce qui correspond à la consommation totale nécessaire). 
• RE2020 : En vigueur depuis 2020, la RE2020 découle de la RT2012 mais avec une réglementation plus ambitieuse et exigeante pour la filière construction en matière environnementale. Elle met l’accent sur les matériaux à faible impact environnemental et des performances thermiques accrues.

Exigences par élément du bâtiment

Pour chaque composant du bâtiment (murs, sols, combles), la réglementation fixe une résistance thermique minimale : par exemple, pour les murs en construction neuve, une résistance thermique supérieure à 4 m²·K/W est souvent requise.

Enjeux pratiques et conséquences d’un mauvais choix d’isolant

Un choix inadapté d’isolant peut entraîner plusieurs conséquences :

• Perte d’énergie : Une résistance thermique insuffisante augmente les déperditions de chaleur, entraînant des factures énergétiques élevées.
• Inconfort : Les variations de température à l’intérieur des bâtiments deviennent plus marquées.
• Non-conformité réglementaire : Les normes énergétiques exigent des performances minimales pour les matériaux utilisés.

La résistance thermique constitue un paramètre clé dans la conception et la rénovation des bâtiments. Elle détermine la performance des isolants et leur capacité à garantir confort et économies d’énergie. Bien choisir les matériaux isolants et respecter les normes en vigueur permet de bénéficier d’un habitat à la fois économe en énergie et agréable à vivre.