FLUX THERMIQUE: Le flux thermique est la quantité d'énergie thermique qui traverse une surface isotherme par unité de temps. Il s’exprime, généralement, en Watts/m²

CONDUCTIVITÉ THERMIQUE: La conductivité thermique caractérise une propriété physique des matériaux. Il s’agit de leur capacité à transférer la chaleur par conduction. Elle représente, en fait, la quantité de chaleur transférée par unité d'épaisseur lorsque la différence de température entre les deux faces est de 1°C. 

Le coefficient de conductivité thermique (lambda: λ) caractérise la quantité de chaleur nécessaire par m², pour qu'en traversant, durant l'unité du temps, 1m de matériel homogène obtienne une différence de 1ºC de la température entre les deux faces.

La conductivité thermique d’un matériau s’exprime généralement  en W/m°C et plus largement, au niveau international  W / m.K

Plus la valeur de conductivité thermique est faible et plus le matériau est isolant.

RÉSISTANCE THERMIQUE (R) : Représente la capacité du matériel de s'opposer à résister  au passage d’un  flux  thermique au travers de son épaisseur. Dans le cas de matériels homogènes, la résistance thermique est donc le rapport de l’épaisseur d’un matériau par sa conductivité thermique du matériel :  R = e / λ 

où "e" est l'épaisseur du matériel exprimé en mètres,  et  "λ", est la conductivité thermique exprimée en W/mK.

- A conductivité thermique identique, plus grande l'épaisseur du matériau est plus grande la Résistance Thermique sera.

- A épaisseur de matériau identique, plus la conductivité thermique est faible et plus grande la résistance thermique sera.

Plus la  Résistance Thermique (R) est grande et plus le matériau est isolant.

L’unité internationale  dans laquelle on a l'habitude d'exprimer la résistance thermique  est :  m²K / W

La Résistance Thermique totale d'une structure, sera la somme des résistances externes (1/he, 1/hi) et des résistances internes (R1, R2, R3...) :

Rt = 1/he + 1/hi + R1 + R2 + R3 +...   (les valeurs he, hi sont des valeurs constantes et donnés)

COEFFICIENT DE TRANSMISSION THERMIQUE (U): Il s’agit de la quantité d'énergie qui traverse, dans l'unité du temps, une unité de surface d'un élément constructif  lorsque qu’entre  entre les 2 faces il existe une différence de température de 1 degré entre l'intérieur et l'extérieur..

De tous temps, l'homme a essayé de se défendre du froid, d'abord en se couvrant avec des peaux et en habitant dans les grottes, puis en utilisant  le feu et en construisant des maisons de plus en plus adaptées. Si au fil du temps, la construction d’édifice de plus en plus solides et l’utilisation d’énergies et de générateurs de plus en plus efficaces ont semblé répondre à ce besoin,  l’ordre établi a considérablement évolué depuis les années 70. En effet, l’explosion de la démographie mondiale, l’augmentation des besoins énergétiques et des coûts qui y sont liés, l’impact sur notre planète des activités humaines, ont rendu plus que jamais nécessaire le développement d’une logique compatible en matière d’économie d’énergie et de protection de l’environnement.

Une réponse appropriée à cette problématique est d'ajouter, à la partie structurelle et à «l’enveloppe» même d’un édifice, un isolant thermique afin d’éviter les déperditions thermiques et ainsi conjuguer confort de l’habitat, diminution significative des couts et  protection de l’environnement.

L'isolation thermique est, de loin, la meilleure façon de réaliser des économies d’énergie. Le retour sur investissement s’effectue en quelques années seulement et se révèle d’autant plus important que les matériaux utilisés ont une durée de vie importante. Ainsi, un KWh économisé grâce à l'utilisation d’un isolant approprié,  génère «plus de valeur» qu’un KWh produit ,même par un générateur de chauffage très efficace, puisque la durée de vie des matériaux isolants certifiés et de qualité est  généralement plus longue que celle des installations de chauffage classiques. 

ISOLER SIGNIFIE RÉDUIRE OU EMPÊCHER LE PASSAGE D'ÉNERGIE ENTRE DES CORPS OU DES ENVIRONNEMENTS. En ce qui concerne l’isolation thermique, cela revient à «traiter» le comportement du flux thermique dans un environnement caractérisé par des activités humaines (vie, travail…). Par conséquent, la caractéristique que devra posséder  un matériau isolant sera de ne pas permettre  à un flux thermique de le traverser aisément, notamment par conduction.

Les déperditions de chaleur vers l'extérieur en hivers et vice versa en été, seront donc réduites si les matériaux utilisés dans la construction d’un bâtiment possèdent une Conductivité Thermique (lambda) moindre. Chaque matériau est caractérisé par une conductivité thermique propre. Plus ce coefficient de conductivité thermique est faible («lambda» exprimé en  W/mK à 10ºC) et plus ce matériau sera efficace en matière d’isolation thermique.

L’épaisseur du matériel joue également un rôle important. Pour mieux mesurer l'importance de l'épaisseur nous introduisons un nouveau concept, qui est la Résistance Thermique. Il s’agit de la capacité d’un matériau à résister au passage d’un flux thermique en fonction de son épaisseur et de sa conductivité thermique : R = e / λ et s’exprime  en m2.C°/W ou m2.K/W au niveau international. Pour une même conductivité thermique, plus le matériau est épais et plus sa Résistance Thermique sera grande. De même qu’à épaisseur identique, plus la conductivité thermique du matériau est faible et plus sa Résistance Thermique sera grande.

Pour obtenir la performance thermique globale d'un édifice il convient de prendre en compte l’ensemble des résistances thermiques des matériaux qui composent ses structures, en incluant les revêtements internes et externes. Dans un mur, par exemple, nous trouvons des matériaux de structure comme des parpaings, des briques, du bois, du ciment, du plâtre qui généralement ont des valeurs de conductivité thermique  plutôt importantes, donc des résistances thermiques plutôt faibles qui nécessitent l’emploi d’un isolant thermique. L’élément qui contribue le plus à la Résistance Thermique globale d'un bâtiment est l'isolant thermique. Il conviendra en outre de prendre en compte non seulement les matériaux  utilisés mais également l’orientation, la forme même de l’édifice ainsi que son étanchéité à l’air.

La norme européenne  qui sert de référence aux produits "Polystyrène Extrudé - XPS" est la norme  EN 13164 et la norme de référence des  produits "Polyuréthane - PUR/PIR" est la norme EN 13165. Ces normes incluent tant les tests ou les essais auxquels les produits doivent être soumis (test obligatoires / test optionnels). Sont également définis par cette norme la dimensions des  échantillons test , la fréquence à laquelle doivent être réalisés les essais ainsi que la méthodologie de classement des produits selon les résultats obtenus à chaque test .

Dans le cas de la Conductivité Thermique (λ), ces normes européennes spécifient que le producteur doit annuellement élaborer un relevé statistique comprenant tous les résultats de conductivité thermique relevés quotidiennement par ses propres laboratoires au niveau des contrôles internes de production. La valeur ainsi obtenue  est la valeur que le producteur doit déclarer dans sa Déclaration de Conformité CE du produit. 

La valeur de la Conductivité Thermique augmente avec le temps, jusqu'à ce qu'elle arrive à se stabiliser. Cette dernière valeur est la valeur de la conductivité thermique vieillie (déclarée). En définitive, la valeur qui parait importante  est  bien cette valeur “vieillie“, puisqu’il s’agira en fait de la valeur de conductivité thermique  effective  qu’ aura le matériau une fois mis en œuvre.

- Pour les produits PIR fabriqués par EDILTEC (gamme POLIISO), le test de conductivité thermique vieillie sera effectué 175 jours après production.

- Pour les produits XPS fabriqués par EDILTEC (gamme X-FOAM), le test de conductivité thermique vieillie sera effectué :

• pour une épaisseur de 20mm à 70mm, 90 jours après production.
• pour une épaisseur de 80mm à 120mm, 50 jours après production.
• pour de épaisseur supérieure à 120mm, 30 jours après production.

Le producteur doit disposer d'au moins  dix résultats d’essais de conductivité thermique, obtenus au moyen d'une mesure directe afin de pouvoir calculer la valeur déclarée. La valeur déclarée doit être recalculée chaque trimestre afin de garantir et d’assurer d’une  valeur déclarée toujours correcte.

La valeur de conductivité thermique déclarée, ainsi obtenue doit être arrondie, à 0.001 W/mK près si l’on déclare des intervalles de 0.001 W/mK. Par exemple, si le résultat du calcul  est 0.033645 W/mK, la valeur déclarée devra être 0.034 W/mK.

La Conductivité Thermique est une propriété physique des matériels que mesure la capacité de conduite de la chaleur. L'isolant thermique est un matériel utilisé dans la construction et caractérisé par le fait de supposer une barrière au pas de la chaleur, puisqu'il a peu capacité de conduire la chaleur. Plus le coefficient de conductivité thermique est faible et plus ce matériau sera efficace en matière d’isolation thermique. Par exemple, si nous avons deux isolants thermiques de la même épaisseur, l'un avec une conductivité thermique 0.034 W/mK et l'autre avec une conductivité thermique 0.036 W/mK, le meilleur isolant thermique sera ce que celui-là la conductivité thermique déclarée de 0.034 W/mK. Cela veut dire, qu'à une égalité d'épaisseur, le meilleur isolant est qu'il laisse passer moins quantité de flux de chaleur.

La Résistance Thermique (R) d'un matériel représente la capacité de ce matériel de s'opposer au pas du flux de chaleur. L'isolant thermique est caractérisé pour avoir une résistance thermique élevée. Combien de mieux soyez un isolante thermique plus grande résistance il aura.

La Résistance thermique est calculée de la manière suivante :

R =  épaisseur (m) / conductivité thermique déclarée (W/mK) 

et ses unités sont m²K/W.

La valeur de la Résistance Thermique déclarée doit être arrondie, aux 0.05 m²K/W inférieur et elle se déclare par  paliers de 0.05 m2K/W. Par exemple, pour  un isolant d'épaisseur 80mm possédant  une conductivité thermique déclarée de 0.036 W/mK,  sa résistance thermique calculée sera R=0.080 / 0.036 = 2.22 m²K/W, et la Résistance Thermique qu'il conviendra de déclarer sera R = 2.20 m²K/W.

Généralement,  au lieu de déclarer une conductivité thermique épaisseur par épaisseur, on  déclare une valeur unique par groupe d'épaisseur. Par exemple, on peut être amenés à déclarer une conductivité thermique de 0.034 W/mK pour une épaisseur allant de 30 à 60mm. Cela ne veut pas dire que, par exemple, l'épaisseur de 30mm ait une conductivité 0.034 W/mK ainsi que l'épaisseur de 60mm. Il est possible que l'épaisseur de 30mm a une conductivité thermique inférieur (il ne pourra jamais avoir une conductivité thermique plus grande que la déclarée).  

De toute façon, chaque fois que l'on se déclare une valeur de conductivité thermique plus grande du réel, au moment de déclarer la valeur de résistance thermique, le calcul sera réalisé en prenant la valeur réelle de conductivité thermique de l'épaisseur correspondante. Par exemple, si l'épaisseur de 30mm se trouve dans le groupe de conductivité thermique 0.034 W/mK, mais il a une conductivité thermique réelle (obtenue de la statistique) de 0.033 W/mK, le résultat de la Résistance Thermique sera : R = 0.030 / 0.033 = 0.91 m²K/W; R déclarée = 0.90 m²K/W.

À la différence de ce qu'il succède avec l'eau dans état liquide, la vapeur d'eau se répand avec une plus grande facilité à l'intérieur d'une structure ou d’un matériau quand entre les faces de cette structure ou de ce matériau, s'établit une différence de pression et de température.

La vapeur d'eau modifie le comportement de l’isolant. En augmentant la valeur de sa conductivité thermique  elle augmente ainsi les déperditions thermiques et le risque de condensations. La conductivité thermique de l'eau est de 0.56 W/mK, une  valeur extrêment importante si nous le comparons aux valeurs déclarées d'un polystyrène extrudé (XPS) 0.031-0.038 W/mK, ou à celles  d'un polyuréthane (PUR/PIR) 0.024-0.029 W/mK. C'est la raison pour  laquelle une petite quantitéd'eau, inférieure à 5 % du volume total  de l'isolant, provoque une l'augmentation considérable de la conductivité thermique.

Nous résumons ainsi les concepts basiques les plus importants, pour pouvoir comprendre le contrôle du passage de la vapeur de l'eau à travers les matériaux et les isolants:

• "Perméabilité à la vapeur d'eau (δ_p)": elle mesure le comportement d'un matériau au passage de l'humidité, c'est-à-dire, la quantité de vapeur d'eau qui traverse, par unité du temps, une unité de surface du produit, par un échantillon d'épaisseur unitaire, quand  il existe une différence de pression unitaire de vapeur.

• "Facteur de Résistance sous la vapeur d'eau ou de facteur µ": 

                        δ air (perméabilité à la vapeur d'eau de l'air)

       µ =  ----------------------------------------------------------------------------

                  δ produit (perméabilité à la vapeur d'eau du produit)

Le facteur µ indique combien de fois la résistance à la diffusion de la vapeur d'eau d'un produit  est plus grande par rapport à un volume d'air d'égale épaisseur (pour l'air µ =1). Un bon isolant doit éviter, au maximum, la pénétration de la vapeur d'eau, afin d'éviter une augmentation significative de la conductivité thermique au cours de la durée de vie du produit.

Un isolant thermique possédant   une structure interne composée de  cellules ouvertes  aura   un  facteur µ plutôt faible, donc dans ce cas, la vapeur d'eau pénétrera plus rapidement dans le matériau  et l'humidifiera. Un matériau isolant possédant  une structure interne  composée de cellules fermées, au contraire, a une valeur µ élevée, et se caractérisera  par une   résistance élevée à la pénétration de la vapeur d'eau.

Afin d’éviter la condensation ainsi que les déperditions  thermiques sur une longue période, l'efficacité de l'isolant thermique dépendra de sa conductivité thermique mais aussi de son comportement à la vapeur d'eau.

Le danger principal apparaît quand, à cause d'un changement thermique brusque, la vapeur d'eau se refroidit et condense à l'intérieur du matériau isolant, altérant ainsi ses propriétés spécifiques et  en particulier  sa capacité isolante.

Le  tableau qui vient ensuite compare le comportement de différents matériaux isolants:

L'étiquette de l'isolant thermique doit obligatoirement comporter  les données suivantes: