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Haute Ecole LEONARD de VINCI
A.S.B.L.
Institut Supérieur Industriel
Réalisation d’un outil d’aide dans le choix
des matériaux isolants
Travail de fin d’études présenté par
Quentin TAYMANS
En vue de l’obtention du diplôme de
Master en Sciences de l’Ingénieur Industriel finalité Construction
Année académique 2013 – 2014
3
Remerciements
En préambule à ce mémoire, je tiens à remercier l’ensemble des personnes qui m’ont soutenu dans
la réalisation de ce travail de fin d’études.
Je tiens à remercier sincèrement Geoffroy Bekkers et Pierre Henriet, qui, en tant que promoteur et
tuteur, m’ont soutenu tout au long de son élaboration. Leurs conseils m’ont permis d’avancer et
d’arriver à un résultat toujours mieux abouti.
Ma reconnaissance se tourne également vers Aline Branders qui, experte dans le domaine, m’a
guidé vers une analyse qui apportait un supplément d’information à ce qui existait déjà dans ce
secteur de recherche.
Je veux aussi remercier la coopération de la plupart des fabricants d’isolants que j’ai rencontrés.
Sans leur collaboration, le travail n’aurait pu être effectué.
Mes remerciements s’adressent finalement :
à Sophie Trachte, car son travail ‘Choix des matériaux, ECOBILAN des parois’ m’a été très utile dans
la réalisation de mon travail;
à Marc Francotte qui, administrateur de la société CARODEC, m’a éclairé sur la problématique des
matériaux naturels;
à l’ensemble de mes proches, parents et amis, qui m’ont soutenu tout au long de ma démarche.
Merci à tous !
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« Réalisation d’un outil d’aide au choix des matériaux isolants »
Comme de nombreux domaines de notre société, la construction est en pleine phase de
transformation. Des exigences énergétiques sont maintenant imposées aux nouvelles constructions et
tendent à se durcir de plus en plus. De nouveaux concepts constructifs se développent dont
notamment la construction passive, basse énergie et durable. Le choix des matériaux devient
élémentaire pour parvenir à répondre aux exigences imposées.
Différents travaux et ouvrages de référence traitent du choix des matériaux dans la construction
incluant des critères énergétiques et environnementaux. Tous ont été réalisés à partir des valeurs
théoriques et pour des matériaux génériques. Très peu se sont intéressés à l’aspect financier qu’inclut
le choix d’un matériau.
BESIX est régulièrement confronté au choix d’isolants intégrant plusieurs critères. L’objectif de ce
travail est de fournir un outil qui permet de répondre plus efficacement au choix de ces matériaux.
Il propose une base de réflexion pour effectuer un choix cohérent d’isolants. Il guide progressivement
le lecteur dans une démarche structurée et complète menant aux choix du bon isolant. Les exigences
énergétiques auxquelles doivent répondre les bâtiments sont d’abord définies. Les notions essentielles
à la compréhension du comportement des isolants dans les parois dans lesquelles ils se trouvent sont
ensuite abordées. Les principaux modes de mise en œuvre sont également présentés.
La base de données créée est finalement présentée. Les hypothèses sont définies ainsi que toute la
démarche méthodique que sa conception a demandée. Cet outil permet de sélectionner les matériaux
en fonction de l’application et des exigences. Les fabricants y sont directement renseignés. Différents
aspects sont détaillés. Les caractéristiques physique et mécanique sont analysées. Des critères
environnementaux sont également présents. Ils aident dans un choix écoresponsable. Les prix sont
enfin déterminés. Ils permettent d’inclure l’aspect économique au processus de décision.
Travail de fin d’études présenté par
Quentin Taymans
En vue de l’obtention du diplôme de Master en sciences de l’Ingénieur Industriel finalité
Construction.
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7
8
Sommaire Introduction .......................................................................................................................................... 12
Partie I : Cadre général de l’étude ........................................................................................................ 15
1. Exigences énergétiques et environnementales ............................................................................ 15
1.1. Déclarations, conventions et protocoles .............................................................................. 15
1.1.1. Déclaration de Stockholm [3]........................................................................................ 16
1.1.2. Convention de Rio [5] ................................................................................................... 16
1.1.3. Protocole de Kyoto [6] .................................................................................................. 17
1.2. Objectifs européens [1] [7] ................................................................................................... 17
1.3. Objectifs belges ..................................................................................................................... 19
1.3.1. Performance énergétique d’un bâtiment (PEB) ........................................................... 20
1.3.2. Exigence PEB 2013-2015 [11] ........................................................................................ 21
1.3.3. Épaisseur d’isolant ........................................................................................................ 22
2. Modes constructifs ....................................................................................................................... 23
2.1. Ecoconstruction [14] ............................................................................................................. 23
2.2. Bio construction [14] ............................................................................................................. 23
2.3. Eco-bio construction [14] ...................................................................................................... 23
2.4. Construction passive ............................................................................................................. 23
2.4.1. Généralités [15] ............................................................................................................. 24
2.4.2. Principe [16] .................................................................................................................. 24
2.4.3. Critères [15] .................................................................................................................. 24
2.4.4. Moyens mis en œuvre [16] ........................................................................................... 25
2.5. Construction basse énergie................................................................................................... 27
2.6. Construction « presque zéro-énergie » [22] ........................................................................ 27
2.7. Construction à énergie positive [22] ..................................................................................... 28
2.8. Synthèse ................................................................................................................................ 28
3. Classification écologique des matériaux ....................................................................................... 29
3.1. Notions fondamentales......................................................................................................... 29
3.1.1. Analyse de cycle de vie (ACV) [24] [25] [26] ................................................................. 29
3.1.2. Énergie grise .................................................................................................................. 31
3.1.3. Gaz à effet de serre ....................................................................................................... 31
3.2. Outils européens ................................................................................................................... 32
3.2.1. Logiciels d’analyse de cycle de vie [24] ......................................................................... 32
3.2.2. Bases de données [27] .................................................................................................. 32
9
3.2.3. Fiches de déclarations environnementales .................................................................. 33
3.2.4. Outils check-list [24] ...................................................................................................... 34
3.2.5. Labels [24] ..................................................................................................................... 36
3.3. Systèmes de certification ...................................................................................................... 38
3.4. Outils belges .......................................................................................................................... 38
3.4.1. Logiciel Be-Global [42] .................................................................................................. 39
3.4.2. « Choix des matériaux, Écobilan des parois » [24] ....................................................... 39
3.4.3. « Conception de maisons neuves durables » [20] ........................................................ 40
Partie II : Approche théorique .............................................................................................................. 42
4. Les isolants [26] ............................................................................................................................. 42
4.1. Les matériaux synthétiques [45] [49] ................................................................................... 44
4.2. Les matériaux minéraux [45] [49] ......................................................................................... 44
4.3. Les matériaux naturels [45] [49] ........................................................................................... 45
4.4. Résumé.................................................................................................................................. 45
4.5. Évolution ............................................................................................................................... 46
5. Notions hygrothermiques [23] [15] [45] ....................................................................................... 47
5.1. Notions thermiques .............................................................................................................. 47
5.2. Notions hygrométriques ....................................................................................................... 50
5.3. Synthèse ................................................................................................................................ 52
6. Mise en œuvre .............................................................................................................................. 53
6.1. Intérieur ou extérieur [23] [45] [50] ..................................................................................... 53
6.2. Fixation [26] .......................................................................................................................... 55
6.3. Isolation de façade [45] [49] ................................................................................................. 55
6.4. Isolation de toiture [45] [49] [61] ......................................................................................... 57
6.4.1. Toiture plate .................................................................................................................. 57
6.4.2. Toiture inclinée ............................................................................................................. 59
6.5. Isolation de dalle de sol et plancher [45] [49] [61] ............................................................... 62
6.6. Isolation de plafond de parking [45] ..................................................................................... 63
Partie III : Approche pratique ................................................................................................................ 66
7. Démarche de l’étude..................................................................................................................... 66
7.1. Matériaux .............................................................................................................................. 66
7.2. Critères .................................................................................................................................. 67
7.2.1. Caractéristiques physiques ........................................................................................... 67
7.2.2. Caractéristiques environnementales ............................................................................ 70
10
7.2.3. Prix ................................................................................................................................ 72
7.2.4. Remarques .................................................................................................................... 73
7.2.5. Épaisseur pour une certaine exigence de conductivité thermique (U : W/m²/K) ........ 74
7.2.6. Épaisseur maximale ...................................................................................................... 74
7.3. Récolte des informations ...................................................................................................... 74
7.3.1. Les fabricants ................................................................................................................ 75
7.3.2. Démarche ...................................................................................................................... 76
8. Base de données ........................................................................................................................... 77
8.1. Mode d’emploi ...................................................................................................................... 77
8.1.1. Les matériaux ................................................................................................................ 78
8.1.2. Les onglets..................................................................................................................... 78
8.1.3. Code couleur ................................................................................................................. 79
8.2. Justificatif .............................................................................................................................. 80
8.3. Base de données ................................................................................................................... 81
8.3.1. Remarques .................................................................................................................... 81
9. Exploitation des données .............................................................................................................. 83
9.1. Comparaison des matériaux : prix/performance .................................................................. 83
9.1.1. Façade ........................................................................................................................... 85
9.1.2. Toiture ........................................................................................................................... 88
9.1.3. Dalle de sols – plancher ................................................................................................ 92
9.1.4. Plafond parking ............................................................................................................. 95
9.2. Remarques ............................................................................................................................ 96
10. Perspectives .............................................................................................................................. 97
Conclusion ............................................................................................................................................. 99
Table des figures ................................................................................................................................. 101
Bibliographie ....................................................................................................................................... 102
Annexes ............................................................................................................................................... 108
11
Lexique
Partie I
- Accord : Rencontre des volontés dans le but de produire les effets de droit désirés par les
parties.
- Convention : Accord passé entre des personnes, des groupes, des sujets de droit
international (États, organisations), destiné à produire des effets juridiques et qui revêt en
principe un caractère obligatoire pour ceux qui y adhèrent ; écrit destiné à formaliser la
réalité de cet accord.
- Déclaration : Action de déclarer, de porter à la connaissance du public ; acte, écrit, discours
par lequel on fait publiquement une communication.
- Directive : Indication générale donnée par l’autorité politique, administrative, par une
direction d’entreprise.
- Écologique : Qui respecte l’environnement.
- Environnemental/environnement : Ensemble des éléments (biotiques ou abiotiques) qui
entourent un individu ou une espèce et dont certains contribuent directement à subvenir à
ses besoins. - GES : Gaz à effet de serre.
- Protocole : Procès-verbal relatant les résolutions d’une assemblée, d’une conférence.
- Rapport : Exposé dans lequel on relate ce qu’on a vu ou entendu ; compte-rendu, souvent
de caractère officiel, d’une question, d’une mission.
- Sommet : Conférence internationale réunissant les dirigeants de deux ou de plusieurs pays
sur un problème particulier.
Partie II
- Acidification : Correspond à la perte de nutriments tels que le calcium, le magnésium ou le
potassium, et leur remplacement par des éléments acides à cause de la pollution.
- Eutrophisation : est due à un apport excessif en nutriments et en matières organiques
biodégradables issus de l’activité humaine.
- Hygrométrie : Étudie la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air.
- Hygrothermie : Notion liée à l’hygrométrie et à la thermique.
Partie III
- Acidification : Correspond à la perte de nutriments tels que le calcium, le magnésium ou le
potassium, et leur remplacement par des éléments acides à cause de la pollution.
- Eutrophisation : est due à un apport excessif en nutriments et en matières organiques
biodégradables issus de l’activité humaine.
- Qualitatif : Qui relève de la qualité, de la nature de quelque chose.
- Quantitatif : Qui concerne la quantité, en particulier par opposition à qualitatif.
12
Introduction
De nombreux indices et une majorité de scientifiques s’accordent à dire que le réchauffement
climatique est un phénomène bien réel et que l’activité humaine a tendance à l’accélérer.
En observant les statistiques, le parc immobilier européen représente 40 % de la consommation
énergétique et 36 % des émissions totales de CO2. [1] En Belgique, la part de la construction dans la
consommation d’énergie primaire s’élevait à 38 % en 2005. D’après une étude de McKinsey &
Company, d’ici à 2030, le secteur de la construction représenterait 48 % des dépenses énergétiques.
[2]
Par rapport à la proportion que représente le secteur de la construction dans le coût
environnemental global, il est logique que les politiques actuelles tentent de plus en plus de
diminuer son impact sur l’environnement. Des exigences énergétiques sont maintenant imposées et
tendent à se durcir de plus en plus.
Problématique
Le choix des matériaux de construction devient indispensable pour parvenir à répondre aux
exigences et s’est imposé depuis longtemps comme étant une des solutions principales pour
diminuer l’impact de ce secteur sur l’environnement.
Différents travaux et ouvrages de référence traitent du choix des matériaux de construction incluant
des critères énergétiques et environnementaux. Tous ont été réalisés à partir de valeurs théoriques
et pour des matériaux génériques. Très peu se sont intéressés à inclure l’aspect financier bien qu’il
intervienne de façon prépondérante dans le processus de décision.
Objectifs
L’objectif de ce travail est d’apporter une réponse claire au choix des matériaux isolants.
Il propose une base de réflexion pour effectuer un choix cohérent d’isolants. En plus de fournir une
base de données regroupant une majorité des matériaux présents sur le marché belge, il guide le
lecteur dans une démarche structurée et complète menant au choix du bon isolant.
Réalisée au sein de BESIX, la base de données créée permettrait, d’une part, de faciliter le choix des
isolants sur chantier et, d’autre part, de répondre plus efficacement à la demande toujours
croissante de ses clients d’utiliser des matériaux répondant à des exigences environnementales.
Champ de l’étude
Bien que chaque matériau qui constitue l’enveloppe d’un bâtiment ait une influence sur le coût
énergétique et environnemental global, seuls les matériaux isolants sont analysés. Une majorité
provient d’entreprises belges et certains d’autres pays européens.
Les informations récoltées proviennent principalement des fabricants d’isolants.
13
Structure du travail
Le travail s’organise en trois parties.
La première partie s’intéresse au cadre général de l’étude. Dans un premier temps l’évolution des
protocoles et normes environnementales et énergétiques est détaillée. Elle permet de fixer le cadre
législatif aussi bien au niveau mondial qu’européen et belge. Les exigences constructives sont
définies et les modes constructifs correspondants sont analysés. Le dernier point de ce chapitre
propose des outils qui permettent d’inclure des exigences environnementales dans la réflexion.
La deuxième partie étudie l’isolation sous différents aspects. Toutes les notions nécessaires pour
comprendre son fonctionnement dans son ensemble sont définies. Les différents types de matériaux
isolants (synthétique, minéral, naturel) sont présentés. Les notions hygrothermiques sont définies et
permettent d’éclairer les diverses problématiques de transfert et stockage de chaleur et d’humidité.
Finalement, la mise en œuvre est analysée.
La troisième partie du travail permet de finaliser le choix du matériau. La base de données est
présentée. Elle regroupe la majorité des isolants présents en Belgique et plusieurs propriétés sont
analysés : caractéristiques physiques et mécaniques, critères environnementaux et le prix. Elle se
présente sous forme de tableau Excel ou chaque onglet représente une application spécifique
(façade, toiture, plancher ou dalle de sol et plafond de parking).Le dernier point s’intéresse à
l’exploitation des données. Il compare le prix des matériaux pour une résistance thermique
équivalente.
Une série d’améliorations sont finalement proposées. Appliquées à l’outil réalisé, elles permettraient
de passer d’une simple base de données à un programme complexe qui, depuis l’introduction de
certaines exigences (thermiques, mises en œuvre, prix,…), proposerait une sélection de matériaux
qui conviendraient.
14
Première partie : Cadre général de l’étude
1. Exigences énergétiques et environnementales
2. Modes constructifs
3. Classification écologique des matériaux
15
Partie I : Cadre général de l’étude
Avant de s’intéresser au choix des matériaux isolants, il est intéressant de comprendre le cadre
législatif énergétique et environnemental dans lequel se trouvent le monde, l’Europe et la Belgique.
Cette démarche permet, entre autres, de déterminer les exigences énergétiques auxquelles sont
soumises les parois dans lesquelles sont installés les isolants.
Ensuite, différents modes constructifs sont détaillés et répondent aux exigences. Certains se limitent
à atteindre les performances imposées. D’autres vont plus loin et prennent en compte la qualité des
matériaux utilisés ou l’impact de la construction sur l’environnement.
Dans l’optique de ne pas se limiter au respect des exigences énergétiques, mais de se distinguer en
incluant des critères environnementaux, le dernier point abordé dans cette partie définit les
principales notions et outils existants tenant compte de cet aspect.
1. Exigences énergétiques et environnementales
Il est important de comprendre le contexte politique dans lequel le monde et l’Europe se situent au
niveau des exigences énergétiques. Cette partie s’intéresse à définir les principaux protocoles,
accords, rapports, déclarations ou conventions qui ont été convenus pour diminuer les impacts
environnementaux de l’activité humaine.
1.1. Déclarations, conventions et protocoles
Les différentes déclarations, conventions ou protocoles proviennent à chaque fois d’observations
scientifiques qui mettent en évidence des pratiques dangereuses ayant des impacts négatifs sur
l’environnement. Au fur et à mesure de l’avancement des recherches, les informations sont
transmises aux politiques qui tentent de trouver des solutions en établissant des règles servant de
base commune d’engagement à respecter.
Le processus de conscientisation de l’importance du respect de l’environnement a été progressif.
C’est en 1973, suite au premier choc pétrolier, que des efforts de diminution de la consommation
d’énergie ont été initiés. Le développement a été lent pour les premières conventions. Ensuite, avec
les constatations peu optimistes des scientifiques, les protocoles et conventions se sont multipliés et
répandus rapidement.
La déclaration de Stockholm a constitué un premier engagement dans la diminution de l’impact de
l’activité humaine sur l’environnement.
16
1.1.1. Déclaration de Stockholm [3]
Elle a été réalisée en 1972 lors de la Conférence des Nations Unies sur l’environnement. L’objectif
était d’« adopter une conception commune et des principes communs qui inspireraient et guideraient
les efforts des peuples du monde en vue de préserver et d’améliorer l’environnement. » [3]
Elle reprend un ensemble de principes que les participants s’engageaient à respecter.
Par exemple, principe 13 :
« Afin de rationaliser la gestion des ressources et ainsi d’améliorer l’environnement, les États
devraient adopter une conception intégrée et coordonnée de leur planification du développement, de
façon que leur développement soit compatible avec la nécessité de protéger et d’améliorer
l’environnement dans l’intérêt de leur population. » [3]
Les participants s’engageaient également à se réunir tous les dix ans pour vérifier l’application des
exigences.
Deux rapports ont suivi. D’abord, le rapport de l’Union Internationale de la Conservation de la
Nature en 1980. Ensuite, le rapport Brundtland qui cherche à trouver une solution entre
développement et environnement. Voici comment il est défini : « Le développement durable est un
développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la possibilité, pour les
générations à venir, de pouvoir répondre à leurs propres besoins. » [4] Il sert de base au
développement durable du monde.
La convention de Rio est la seconde démarche importante.
1.1.2. Convention de Rio [5]
Elle a été créée en 1992 lors de la Conférence des Nations Unies sur l’environnement et le
développement. Elle est mieux connue sous le nom de Sommet de la Terre ou de Convention-Cadre
des Nations Unies sur les Changements Climatiques (CCNUCC).
En réalité, ce sont trois conventions qui ont été approuvées :
Convention sur la diversité biologique ;
Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques ;
Convention des Nations Unies sur la lutte contre la désertification.
Elles constituent une prolongation des différents rapports déjà réalisés sur le développement
durable. Elles complètent et définissent les principes fondamentaux. Les préoccupations sont la
détérioration de l’environnement et l’interdépendance entre les progrès économiques à long terme
et la nécessité d’une protection de l’environnement.
Ensuite, en 1997, c’est le protocole de Kyoto qui est mis en place.
17
1.1.3. Protocole de Kyoto [6]
Il a été acté en 1997 et est entré en vigueur en 2005. Il constitue aussi un prolongement des
différents accords précédents et principalement la convention de Rio.
Actuellement, il a été ratifié par 194 états différents et l’Union européenne. La ratification s’est faite
progressivement à travers différents sommets, dont celui de Bonn et de Marrakech.
L’objectif principal de ce protocole est la réduction d’émission de six gaz à effet de serre, GES, dont
les principaux sont la vapeur d'eau (H2O), le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4),
le protoxyde d'azote (N2O) et l'ozone (O3).
Comme les engagements précédents, il n’y a pas de portée juridique au protocole de Kyoto. En effet,
aucune sanction n’a été clairement définie en cas de non-respect des objectifs fixés. Il s’agit d’un
contrat moral avec une majorité des représentants de la planète.
D’autres initiatives ont ensuite été mises sur pied dont différentes conférences internationales. Les
conférences de Copenhague et de Cancún qui ont respectivement eu lieu en 2009 et 2012 portaient
sur la volonté de réduire de moitié l’émission des GES.
En 2012, la conférence de Doha a permis de vérifier l’engagement de chacune des parties prenantes
au protocole de Kyoto.
Un récapitulatif des déclarations, protocoles et conventions abordés se trouve en annexe 1.
1.2. Objectifs européens [1] [7]
Progressivement, à travers les engagements pris dans les déclarations, protocoles et conventions
énoncés précédemment, l’Europe s’est investie et s’est fixée comme objectif de diminuer sa
consommation énergétique de 20 % et d’arriver à 20 % d’utilisation des énergies renouvelables pour
2020. La principale action retenue pour atteindre ces objectifs est basée sur une diminution de la
consommation énergétique des bâtiments.
Le premier engagement important date de 2002, lorsque la plus importante directive européenne
active dans le domaine de la construction a été adoptée. Il s’agit de la directive 2002/91/CE. Il est
intéressant de la retenir et de l’analyser.
Elle s’intéresse à la performance énergétique des bâtiments, PEB, qu’elle définit comme suit : « La
quantité d'énergie effectivement consommée ou estimée pour répondre aux différents besoins liés à
une utilisation standardisée du bâtiment. Celle-ci comprend entre autres le chauffage, l'eau chaude,
le système de refroidissement, la ventilation et l'éclairage (pour les bâtiments non résidentiels) et
tient compte notamment de l'isolation, des caractéristiques des installations, des paramètres
climatiques, de l'exposition solaire, de l'autoproduction d'énergie du climat intérieur. Cette quantité
est exprimée par un ou plusieurs indicateurs numériques résultant d'un calcul. » [8] Elle représente le
cadre juridique actuellement applicable à ce niveau.
18
Elle crée, pour les États membres de l’Union, une base commune qui repose sur quatre éléments
principaux :
«
- Une méthodologie commune de calcul de la performance énergétique intégrée des
bâtiments ;
- les normes minimales relatives à la performance énergétique des bâtiments neufs et des
bâtiments existants lorsqu'ils font l'objet de travaux de rénovation importants ;
- les systèmes de certification pour les bâtiments neufs et existants et, dans les bâtiments
publics, l'affichage de certificats et d'autres informations pertinentes. Les certifications
devraient dater de moins de cinq ans ;
- le contrôle régulier des chaudières et des systèmes centraux de climatisation dans les
bâtiments ainsi que l'évaluation d'une installation de chauffage lorsqu'elle comporte des
chaudières de plus de 15 ans. » [7]
Elle fixe les exigences minimales en matière de performances énergétiques et met en place un
système de certification. La certification doit être réalisée dans le cas de la construction d’un
nouveau bâtiment, de la vente ou de la location. Elle est applicable à tous les types de bâtiments
qu’ils soient résidentiels ou tertiaires.
Ce système de classification est très complet, car il ne se limite pas à l’analyse de l’isolant des
bâtiments. En effet, tous les éléments déterminant l’efficacité énergétique d’un bâtiment sont pris
en compte : chauffage, système de refroidissement, éclairage, orientation du bâtiment,…
Une certaine autonomie est néanmoins laissée aux États membres. Ils doivent réaliser des normes
incluant la directive et fixer les valeurs minimales. Les échelles de certifications doivent aussi être
définies. Ils doivent s’assurer que la certification et le contrôle soient réalisés avec du personnel
qualifié et indépendant.
Un point particulier de cette directive appliquée à la Belgique est détaillé dans le point 1.3 qui suit.
À travers la directive 2010/31/EU, l’Europe et ses différents États membres, ont confirmé leur
engagement de diminuer l’impact du secteur de la construction sur l’environnement en répondant à
des exigences de construction « quasi zéro énergie » : les bâtiments présenteraient une
consommation d’énergie proche de zéro. Elle entrera en application à partir de janvier 2019 pour les
bâtiments publics et 2021 pour les autres bâtiments.
19
1.3. Objectifs belges
En Belgique, les réglementations suivent les directives européennes. La figure 1 indique les
différentes étapes par lesquelles la Belgique est passée.
Figure 1 : Évolution des exigences environnementales dans la construction en Belgique [9]
Dès la première réglementation thermique de 1985, une certaine valeur de K était imposée. En
réalité, elle correspond à un niveau d’isolation global d’une maison. Au plus la valeur K est basse, au
plus le niveau d’isolation est élevé. La valeur est calculée sur base des valeurs U (coefficients de
transmission thermique1) des différentes parois de la construction et de la compacité du bâtiment.
Les exigences évoluent en parallèle aux accords européens. Par exemple, la directive européenne de
2002 a été appliquée la même année à la Belgique.
La directive PEB de 2002 apporte une homogénéité au niveau des exigences constructives et prouve
définitivement l’engagement de la Belgique à améliorer le niveau énergétique des constructions.
1 Plus d’informations au sujet du coefficient de transmission thermique est donnée dans le point 5.1 de la
partie II du travail.
20
1.3.1. Performance énergétique d’un bâtiment (PEB)
À partir de cette réglementation, le niveau d’isolation global d’une construction (K) est déterminé en
calculant son niveau de consommation d’énergie (E), consommation par mètre carré et par an.
Une analyse détaillée du bâtiment est effectuée pour déterminer ses caractéristiques énergétiques.
Elles sont ensuite encodées dans un logiciel mis à disposition par Bruxelles Environnement2.
Différents aspects y sont abordés. Il faut d’abord déterminer la composition exacte de l’enveloppe
extérieure. Un calcul de la surface tapis est ensuite demandé. L’utilisation de l’électricité et celle des
systèmes d’éclairage doivent aussi être détaillées. Puis, des informations sur les systèmes de
ventilation, de chauffage et de production d’eau chaude doivent y figurer.
Une fois le total de l’énergie dépensée pour un certain volume calculé, la classe énergétique est
déterminée. La figure 2 illustre le type de résultats obtenus. Elle indique le rapport entre la
consommation annuelle d’énergie et la superficie du plancher chauffé du bâtiment.
Figure 2 : Échelle des niveaux énergétiques pour un bâtiment tertiaire à Bruxelles [10]
En fonction du secteur concerné de la construction et de la région dans laquelle elle se situe, les
échelles d’appréciation changent.
La Belgique durcit d’année en année les exigences pour parvenir à respecter l’engagement de
construire en se rapprochant du « quasi zéro-énergie ».
2 « Bruxelles Environnement, l’administration de l’environnement et de l’énergie de la Région de Bruxelles-
Capitale. » [90]
21
1.3.2. Exigence PEB 2013-2015 [11]
Les réglementations antérieures à 2015 portent principalement sur des valeurs de conductivité
thermique (U) ou de résistance thermique (R) des parois, comme illustrées dans la figure 3.
Figure 3 : Évolution des exigences PEB 2013-2014 [11]
Pour chacune des parois constituant l’enveloppe d’un bâtiment, une certaine valeur de conductivité
thermique ou de résistance thermique doit être respectée.
La réglementation PEB 2015 se base sur les critères passifs 3 [12] :
Consommation d’énergie primaire ≤ 45 kWh/m²/an pour le logement ;
Étanchéité à l’air n50 ≤ 0,6 ;
Besoin d’énergie pour le chauffage ≤ 15 kWh/m²/an.
Cette réglementation diffère des exigences passives, car il existe des dérogations lorsque la
configuration du logement est défavorable : faibles apports solaires (ombrage, mauvaise orientation)
et/ou une mauvaise compacité.
Pour les parois opaques, une valeur du coefficient de transmission thermique de 0.12 W/m²/K 4 est
imposée.
3 Ils sont définis plus en détail dans le point 2.4, ‘Construction passive’, qui suit.
4 Cette valeur interviendra dans la suite du travail et notamment dans le point 7.2.5 de la partie II, ‘Épaisseur
pour une certaine exigence de conductivité thermique’ ainsi que dans la base de données.
22
1.3.3. Épaisseur d’isolant
L’épaisseur à mettre en œuvre dépend des matériaux, mais également des parois en question. La
figure 4 indique l’intervalle d’épaisseur théorique à mettre en œuvre en fonction du matériau pour
répondre aux standards énergétiques imposés.
Figure 4 : Intervalle d’épaisseur pour une exigence thermique en fonction du type de matériau [13]
- MW : Laine minérale
- EPS : Polystyrène expansé
- XPS : Polystyrène extrudé
- PUR : Polyuréthane
- PF : Mousse phénolique
- CG : Verre cellulaire
23
2. Modes constructifs
Pour parvenir à respecter les exigences énergétiques imposées, différents modes constructifs ont
été développés comme, par exemple, la construction passive, basse énergie ou très basse énergie.
Les points qui suivent s’intéressent à définir plusieurs modes de construction. Certains apportent
une réponse claire aux préoccupations énergétiques, d’autres vont plus loin et intègrent d’autres
exigences telles que l’impact sur l’environnement ou le niveau de bien-être des occupants.
2.1. Ecoconstruction [14]
Concept de construction visant à limiter les impacts sur l’environnement. Ceux-ci sont calculés
depuis la fabrication des matériaux jusqu’à la démolition.
Exemple : utilisation de matériaux naturels et respectueux de l’environnement.
2.2. Bio construction [14]
Concept de construction utilisant des matériaux les plus naturels possible pour offrir un niveau de
bien-être optimal aux habitants. Le principal souci est la santé des occupants.
2.3. Eco-bio construction [14]
Concept de construction rassemblant les critères de l’écoconstruction et de la bio construction.
L’environnement et la santé des habitants sont des objectifs à atteindre.
En dehors de ces trois premiers concepts de construction abstraits, il y en a un, plus concret, qui
s’est largement imposé : la construction passive.
2.4. Construction passive
Ce mode constructif sert de base à l’exigence PEB 2015 qui entre en application prochainement. Il
est alors intéressant d’en définir les généralités, les critères et les moyens mis en œuvre pour
atteindre les performances énergétiques.
24
2.4.1. Généralités [15]
Le concept de construction passive a été créé en Allemagne en 1988 par deux professeurs : le
Professeur Bo Adamson, suédois, et le Professeur Wolfgang Feist, allemand. Ils ont déterminé les
principes théoriques de ce mode constructif.
L’Allemagne et la Suisse sont les premiers pays à intégrer le standard passif dans la construction
d’habitations. Ils sont d’ailleurs actuellement bien en avance dans ce domaine par rapport à
plusieurs pays européens.
L’Europe a elle aussi participé au développement de ce concept via le programme CEPHEUS (Cost
Efficient Passive Houses as EUropean Standards).
En Belgique, deux associations s’occupent de sensibiliser le monde de la construction avec ce
concept. Il y a la Plate-forme Maison Passive ASBL (PMP) pour la partie francophone et la Passiefhuis
Plateform VZW pour la partie néerlandophone. Elles organisent des séances d’informations et de
formations. Elles sont aussi responsables de l’attribution du label passif.
2.4.2. Principe [16]
L’objectif de la construction passive est d’assurer une ambiance intérieure confortable, en été
comme en hiver, sans devoir faire appel à un système de chauffage traditionnel ni à un système
conventionnel de conditionnement d’air.
Les pertes d’énergie sont réduites tout en optimisant les conditions de base du bâtiment. Les
besoins en chauffage sont diminués, ce qui influence la facture énergétique et également
l’empreinte environnementale. Un système de ventilation spécifique est installé et permet de limiter
les pertes d’énergie ainsi que de favoriser un bon renouvellement de l’air.
2.4.3. Critères [15]
Ce mode constructif est basé sur trois critères principaux qui ont servi de base à l’exigence
PEB 20155. Ils sont détaillés ci-dessous :
Besoin en énergie : le besoin d’énergie pour le chauffage doit être inférieur ou égal à
15 kWh/m²/an. Ce qui correspond à 1,5 litre de mazout. Cette valeur est calculée par le
logiciel PHPP6.
5 Voir le point 1.3.2.
6 « PHPP : Est un logiciel d’aide à la conception de bâtiment à basse consommation. Il est basé sur un ensemble
de feuilles Excel qui structure le calcul de nombreuses informations importantes : déperdition calorifique, risque de surchauffe, valeur U des parois, … » [91]
25
Étanchéité à l’air : lorsque le bâtiment est soumis à une dépression de 50 Pa (= 0.375 mm
Hg), le renouvellement de l’air doit être égal ou inférieur à 0,6 h-1 selon la norme NBN EN
13 8297. Elle est réalisée par le Blower door test.
Figure 5 : Blower door test [17]
Un appareil placé à l’endroit de la porte principale met le bâtiment sous pression ou en
dépression et mesure la quantité d’air entrant ou sortant durant un certain laps de temps. Il
est alors possible de vérifier si les critères qu’exige le passif sont respectés.
Surchauffe : le pourcentage de surchauffe (>25 °C) dans le bâtiment doit être égal ou
inférieur à 5 %. En d’autres termes, le nombre d’heures durant lesquelles le bâtiment atteint
une température supérieure à 25 °C ne peut dépasser 5 % du total par an.
Énergie primaire : Il n’existe aujourd’hui aucune imposition au niveau de l’énergie primaire
pour la certification résidentielle passive.
2.4.4. Moyens mis en œuvre [16]
Ce point se limite à définir brièvement les exigences de mise en œuvre propres à la construction
passive.
Isolation performante :
Une grande importance est apportée à l’efficacité de l’enveloppe. Il faut que l’isolation soit continue
et homogène pour éviter les ponts thermiques. Les zones de jonctions sont étudiées en détail.
L’épaisseur de l’isolant est déterminante. Les châssis sont isolants et étanches à l’air. Ils sont équipés
de triple vitrage.
7Norme qui s’intéresse à la performance thermique des bâtiments, à la détermination de la perméabilité à l’air
des bâtiments et à la méthode de pressurisation par ventilateur.
26
Étanchéité à l’air :
Figure 6 : Étanchéité à l’air [18]
Les raccords doivent être effectués avec beaucoup de soin. La vérification de l’étanchéité du
bâtiment est exécutée par le Blower door test8. Une bonne étanchéité à l’air permet d’assurer une
efficacité de l’isolant et ainsi éviter des pertes d’énergie.
Ventilation double-flux :
Un système de ventilation à double flux est installé pour éviter toute perte de chaleur. Ce système
intègre un procédé de transfert de chaleur entre l’air extrait et l’air frais. Ce système permet aussi de
réguler précisément le débit d’air renouvelé.
Figure 7 : Fonctionnement d’une ventilation double flux [19]
Chauffage :
Dans une maison passive, un fer à repasser est suffisant pour réchauffer toute l’habitation en hiver.
Les besoins d’énergie en chauffage sont extrêmement faibles et peuvent très bien être comblés par
des dispositifs utilisant les énergies renouvelables (géothermie, panneaux solaires ou
photovoltaïques, …). Des apports ponctuels peuvent aussi être utilisés : chauffage électrique ou
poêle.
8 Détail au paragraphe 2.4.3.
27
Énergie primaire (pétrole, gaz, uranium,…):
Les énergies renouvelables peuvent compenser les besoins en énergie primaire. Le type d’énergies
primaires utilisées ne représente pas un critère intervenant dans la certification d’une maison
passive.
Aspects divers :
Dans la construction d’un bâtiment passif, il est important d’intégrer les exigences à respecter dès la
phase de conception. L’orientation du bâtiment est déterminante par rapport à l’utilisation de
l’éclairage naturel et de la chaleur naturelle. La compacité du bâtiment permet d’éviter la gestion de
nombreux nœuds constructifs difficiles à intégrer. Le mode de vie des habitants peut aussi aider à
une conception intelligente de l’habitat.
2.5. Construction basse énergie
La construction basse énergie ne correspond pas à un concept répondant à un ensemble de critères
bien définis s’intégrant dans une norme officielle. Il s’agit en réalité d’un mode constructif moins
exigeant que le passif et qui permet d’obtenir des aides financières au niveau fédéral.
On peut retrouver dans l’ouvrage « Conception de maisons neuves durables » de Catherine Massart
et André De Herde, les caractéristiques du niveau de performance « basse énergie » [20] :
un besoin net d’énergie de chauffage inférieur ou égal à 38 kWh/m²/an, calculé par le
logiciel PHPP ;
un taux de perméabilité à l’air n50 inférieur ou égal à 1 h-1 .
La remarque ci-dessous invite à réfléchir sur la pertinence de ce mode constructif : « Concevoir une
maison basse-énergie demande un certain effort, tant à la conception qu’à la réalisation. Pourquoi
ne pas valoriser cet effort en franchissant le petit pas qui sépare la basse énergie du passif et profiter
du confort intérieur et des économies d’énergie qu’il procure ? » [21]
2.6. Construction « presque zéro-énergie » [22]
Ce type de construction correspond à l’exigence imposée par l’Europe d’ici 2021 : toutes les
nouvelles constructions devront répondre à ce critère de « quasi zéro énergie ». Il ne s’inscrit
cependant pas dans une norme spécifique détaillant des critères précis. En effet, aucune
recommandation stricte ne doit être respectée pour arriver à une habitation « quasi zéro énergie ».
Quel que soit le chemin emprunté : diminution des pertes d’énergie, augmentation de la production
d’énergie renouvelable ou un mixte des deux solutions ; l’objectif est finalement de fournir autant
d’énergie que le bâtiment consomme.
28
2.7. Construction à énergie positive [22]
La construction à énergie positive lie les caractéristiques de la construction passive avec la mise en
place d’installation de production d’énergie verte de façon à produire plus d’énergie que le bâtiment
en consomme.
2.8. Synthèse
La figure 8 illustre l’évolution de la consommation d’énergie dans les différents modes de
construction cités précédemment :
Figure 8 : Évolution de la consommation d’énergie des bâtiments [23]
Il est possible de construire un bâtiment basse énergie, très basse énergie ou même passif en
utilisant des matériaux ayant une empreinte environnementale importante. En effet, aucun critère
de certification d’un bâtiment n’est basé sur les matériaux. Seule la performance énergétique des
parois ou la performance en termes de consommation d’énergie, de perméabilité à l’air et/ou de
production d’énergie verte est analysée.
Si la construction d’un bâtiment est soumise à l’obtention d’une certaine certification de ses
performances environnementales, comme BESIX y est souvent confronté, il est important de
présenter les différents outils et systèmes qui permettent d’établir la qualité environnementale
d’une construction.
29
3. Classification écologique des matériaux
Plus le niveau de performance thermique d’un bâtiment est élevé, moins les consommations
d’énergie sont importantes . L’impact écologique des matériaux devient alors prépondérant dans
une analyse environnementale globale d’une construction.
Si en plus de respecter les exigences énergétiques imposées, il existe une réelle volonté d’obtenir un
certain niveau de certification environnementale, il y a lieu de respecter des exigences
supplémentaires.
L’objectif de ce point est de faire l’état des lieux des principaux outils existants qui permettent la
conception de bâtiments intégrant l’aspect environnemental.
Les notions principales sur lesquelles sont basés ces outils sont d’abord définies. Les notions
d’analyse de cycle de vie, d’énergie grise et de gaz à effet de serre sont abordées.
Les outils européens sont ensuite analysés. Certains interviennent dans des systèmes de certification
environnementale reconnus à travers le monde. Les méthodes d’évaluation des performances
environnementales telles que LEED et BREEAM sont définies.
Au niveau belge, certaines associations offrent des outils pratiques abordables par quiconque et
apportent une aide dans la conception de bâtiments dont l’impact environnemental est pris en
compte. Ils sont également exposés.
3.1. Notions fondamentales
3.1.1. Analyse de cycle de vie (ACV) [24] [25] [26]
La notion d’analyse de cycle de vie a été introduite dans les années 1970 et s’est progressivement
spécifiée.
Cette analyse s’est imposée comme étant l’instrument le plus performant et le plus reconnu
actuellement en matière d’étude environnementale. Les différents outils présentés sont basés sur
cette analyse. Il est donc important de comprendre son fonctionnement.
L’analyse de cycle de vie d’un produit est une méthode qui permet de calculer son impact
environnemental tout au long de sa durée de vie, de l’extraction des matières premières au
recyclage en passant par sa production et son utilisation.
Le cycle de vie d’un matériau est composé de différentes étapes :
Extraction des matières premières ;
Fabrication ;
Traitement et transport ;
Utilisation ;
et élimination.
30
À chacun de ces stades, un inventaire des flux de matière et d’énergie est réalisé et les impacts
environnementaux sont déterminés. Par exemple, la quantité d’eau utilisée à chaque étape,
l’énergie primaire consommée, l’émission de CO2 et encore bien d’autres informations comme
l’acidification9 et l’eutrophisation10 sont calculés.
Généralement, il y a lieu de rapporter les valeurs à des références communes pour parvenir à traiter
plus facilement l’information. Les différents gaz à effet de serre sont par exemple ramenés à des kg
équivalents de CO2 par quantité de matières produites.
Les résultats de cette analyse permettent de déterminer les conséquences sociales, écologiques et
environnementales à chaque étape du cycle de vie. Ils offrent la possibilité de déterminer à quel
niveau les impacts sur l’environnement sont importants. Les éventuelles étapes à améliorer sont
donc renseignées.
Cette information permet d’orienter le choix des matériaux de construction vers des concepts
satisfaisants et durables. Elle ne permet pas de réaliser une hiérarchisation absolue des produits.
Pour réaliser une analyse correcte, il y a lieu de suivre les différentes phases décrites dans des
normes spécifiques :
EN ISO 14040 : Management environnemental – Analyse de cycle de vie – Principes
et cadres
EN ISO 14044 : Management environnemental – Analyse de cycle de vie – Exigences
et lignes directrices
Figure 9 : Phases de l’ACV [27]
9 « L’acidification perturbe les sols, l’eau, la flore et la faune, et est à l’origine des pluies acides. Le potentiel
d’acidification est calculé en équivalent SO2. » [82] 10
« Elle s'observe surtout dans les milieux aquatiques dont les eaux sont peu renouvelées. Les bactéries, qui dégradent cette matière organique, prolifèrent à leur tour, en appauvrissant de plus en plus l'oxygène de l'eau. Le potentiel d’eutrophisation est mesuré en équivalent phosphate. » [82]
31
Phase 1 : Définition des objectifs et du champ de l’étude.
La première étape est la plus importante de l’étude. Les objectifs et le champ de l’étude y sont
définis. Quatre paramètres sont analysés [26] :
La fonction : ce qui permet de comparer différents produits entre eux et définir
clairement les frontières de l’étude ;
Exemple : la fonction d’une peinture est de protéger et colorer le mur.
L’unité fonctionnelle : elle quantifie la fonction. Elle sert de base de comparaison
entre différents produits ;
Exemple : L’unité fonctionnelle d’une peinture est de couvrir 1 m² de mur pendant 5
ans.
Le flux de référence : désigne la quantité du produit analysé et des produits ou
matières utilisées pour répondre aux besoins de l’unité fonctionnelle ;
Exemple : Pour une peinture de qualité, 2 couches en 5 ans sont nécessaires.
Les frontières du système : impose les limites du système.
Phase 2 : Inventaire des flux de matières et énergies associés aux étapes du cycle de vie
rapporté à l’unité fonctionnelle retenue ;
Phase 3 : Évaluation des impacts potentiels à partir des flux de matières et énergies
recensés ;
Phase 4 : Interprétation des résultats obtenus en fonction des objectifs retenus ;
Phase 5 : Application.
De nombreux programmes permettent de réaliser des analyses de ce type. Leur fonctionnement et
leurs utilisations sont détaillés dans le paragraphe 3.2.1., ‘Logiciel d’analyse de cycle de vie’.
3.1.2. Énergie grise
D’après le livre « Construction et énergie » [26], l’énergie grise est définie comme étant la quantité
d’énergie nécessaire à la fabrication, au transport, au stockage et à l’élimination du produit. Cette
notion est reprise dans plusieurs outils et est généralement exprimée en mégajoule (MJ). Elle
intervient dans la suite de ce travail et notamment dans la base de données créée.
3.1.3. Gaz à effet de serre
Les gaz à effet de serre, GES, sont des gaz responsables du réchauffement de la planète. Ils
empêchent les rayons du soleil réfléchis par la terre de sortir de l’atmosphère.
Plusieurs outils s’intéressent à déterminer la production de ces gaz.
32
3.2. Outils européens
Ils ont tous été développés pour aider les acteurs du monde de la construction à intégrer des aspects
environnementaux dans les choix qu’ils ont à faire. Pour obtenir une certaine certification
environnementale, il y a lieu de travailler avec les différents outils présentés dans les points qui
suivent. Il est donc important de comprendre leur fonctionnement.
3.2.1. Logiciels d’analyse de cycle de vie [24]
Voici une liste des principaux logiciels effectuant des analyses de cycle de vie ou écobilan :
Logiciel anglais ENVEST 2 (BRE) :www.envest2.uk
Logiciel autrichien ECOSOFT : www.ibo.at
Logiciel suisse en ligne : www.catalogueconstruction.ch
Logiciel suisse ECO-BAT : www.ecobat.ch
Logiciel français EQUER : www.izuba.fr/logiciel/equer
Logiciel belge Be-Global : www.be-global.be
Ces logiciels fonctionnent à partir de bases de données11 qui reprennent l’ensemble des flux de
matières (ressources minérales fer, bauxite, eau…) et d’énergie (pétrole, gaz, charbon…) qui entrent
dans le système étudié et le flux sortant correspondant (déchets, émissions gazeuses ou liquides,…).
Généralement, ces programmes permettent de réaliser des écobilans et de calculer le cycle de vie
d’un bâtiment complet ou de parois types. L’impact environnemental est alors illustré. Différentes
solutions peuvent ainsi être analysées et un choix peut être effectué. Ces programmes peuvent donc
réellement servir d’aide à une conception des bâtiments incluant l’aspect environnemental. Il est
cependant important de s’intéresser aux bases de données sur lesquelles ils sont établis pour
comprendre comment les impacts sont pris en compte.
3.2.2. Bases de données [27]
Les bases de données recueillent l’ensemble des informations provenant d’analyses de cycle de vie:
Flux de matière entrant : matières premières, matériaux et consommables ;
Flux de matière sortant : coproduits, sous-produits, déchets liquides et solides, rejets dans
l’air, dans l’eau et dans les sols ;
Flux d’énergie entrant et sortant : énergie électrique, énergie thermique des différents
combustibles, chaleur.
11
Voir le point 3.2.2.
33
Plusieurs bases de données ont été créées par des groupements ou des rassemblements
professionnels qui ont tenté de rassembler les données d’impact environnemental de plusieurs
produits sur tout le cycle de vie ou sur la partie amont du cycle.
L’objectif est de fournir l’information aux utilisateurs qui souhaitent réaliser une ACV. Certaines
d’entre-elles sont accessibles gratuitement et d’autres moyennant paiement. Elles sont
généralement propres à un pays.
Voici les principales bases de données que nous pouvons trouver :
Base de données suisse – ECOINVENT : www.ecoinvent.org/database/
Base de données autrichienne – Baubook : www.baubook.at/vlbg/
Base de données anglaise – Green Guide : www.bre.co.uk/greenguide/podpage.jsp?id=2126
Base de données française – INIES : http://www.base-inies.fr/Inies/default.aspx
Il est important de comprendre et de définir les limites de ces bases de données puisqu’elles servent
de base à l’élaboration d’analyses de cycle de vie.
Tout d’abord, la base suisse ECOINVENT est la référence en matière de cycle de vie et sur les
données des fabricants. Le Baubook, base autrichienne, est quant à lui intéressant, car il présente
des critères de performance physique et environnementale pour plusieurs types de parois.
Ces deux outils ont l’avantage de travailler de façon tout à fait transparente. Les résultats chiffrés
sont accessibles à tout le monde et les limites sont clairement exprimées. Les outils anglais offrent
beaucoup moins de transparence. Ils travaillent avec des « boites noires » inaccessibles. L’exactitude
des résultats ne peut être garantie.
Aussi, aucun de ces outils ne réalise de mise à jour. Des valeurs éloignées de celles réelles peuvent
alors être prises en compte et induire des erreurs significatives dans les résultats. L’avancée
technologique a, par exemple, permis d’inventer de nouveaux systèmes d’extraction moins
énergivores. Il faut alors que les valeurs introduites dans les bases de données soient modifiées. La
pertinence des résultats peut donc être discutable.
De plus, ces bases de données sont trop génériques et ne se basent pas sur les produits des
marques. La fabrication d’un même produit peut changer d’une usine à l’autre et d’un pays à l’autre.
Une même valeur pour un certain type de produit est obtenue sans différenciation par rapport aux
différents fabricants.
Finalement, le mix énergétique est différent de pays en pays. Il est donc nécessaire que le logiciel
utilisé s’appuie sur la base de données correspondant au pays dans lequel le projet s’inscrit.
3.2.3. Fiches de déclarations environnementales
Les fiches de déclarations environnementales correspondent aux agréments techniques, ATG, au
niveau de l’environnement. Elles donnent les informations sur les aspects environnementaux des
différents produits.
34
Elles sont basées sur les analyses du cycle de vie des produits et reprennent l’ensemble des
informations obtenues par celles-ci. Les données renseignées dans ces fiches sont vérifiées par un
organisme tiers.
Il y a lieu de constater qu’actuellement une harmonisation entre les différents pays européens
apparaît : « entre 2005 et 2012, le Comité Technique européen CEN TC 350 a développé des normes
européennes harmonisées volontaires en matière d'EPD pour les produits de construction (NBN EN
15 804), ainsi que des méthodes de calcul d'évaluation de l'impact environnemental des bâtiments.
Ces normes permettront une harmonisation des systèmes EPD présents et à venir, de sorte à
permettre une meilleure comparaison de leurs résultats à l'avenir. » [28]
Les démarches sont longues et les acteurs de la construction peinent à présenter les fiches de
déclarations environnementales de leurs produits, mais, à terme, elles permettront d’effectuer des
comparaisons équitables entre plusieurs produits identiques qu’ils soient issus ou non d’un même
pays de l’Europe. Cela permettra aussi aux sociétés actives dans l’Europe entière de ne pas devoir
effectuer le même travail pour chaque pays.
Ces fiches demandent un travail très important pour les fabricants et les résultats sont difficilement
utilisables par quiconque. Il faut avoir une bonne connaissance du sujet pour savoir en retirer les
informations essentielles pour faire le meilleur choix de matériaux.
3.2.4. Outils check-list [24]
La figure 10 reprend un ensemble d’outils check-list permettant de classifier les différents
matériaux entre eux :
Figure 10 : Outils check-list [24]
35
Ils fonctionnent par l’analyse d’un ensemble de critères. Les principaux sont ceux liés à la
consommation d’énergie grise et aux émissions de polluants. Ils sont facilement quantifiables et sont
reconnus comme étant une réponse claire aux impacts environnementaux.
Des critères plus spécifiques sont aussi pris en compte :
Traitement des déchets et recyclage ;
Destruction du paysage ;
Consommation d’eau ;
Santé.
Ces outils sont très facilement utilisables par quiconque, mais encore une fois il y a lieu de
comprendre le système de classification pour déterminer la pertinence des résultats. Il faut aussi
connaître les limites et les hypothèses utilisées dans l’étude.
Deux de ces outils interviennent dans la base de données12 créée : les systèmes Green Guide et
NIBE. Leur fonctionnement et leurs limites sont définis dans les deux points qui suivent. Il est
important de les analyser en détail, car ils interviennent dans les systèmes de certification BREEAM
et LEED13 auxquelles plusieurs constructions tentent actuellement de répondre.
3.2.4.1. Green Guide [29]
L’outil Green Guide est un outil anglais qui permet de classer les différents matériaux de
construction d’après une échelle allant de A à E.
Les matériaux sont d’abord classés en fonction de leur habilitation:
Bâtiments commerciaux ou de bureaux ;
Éducation ;
Santé ;
Domestique ;
Industriel ;
Vente en gros.
Et ensuite, d’après leur utilisation : isolant, fenêtre, toiture, plancher, finition, …
Treize critères environnementaux sont alors analysés : changement climatique, extraction d’eau,
extraction des ressources minérales, toxicité humaine, déchets, acidification, …
Pour chacun de ces critères, la classification est réalisée par comparaison avec le matériau le moins
bon. Un matériau qui présenterait des résultats médiocres pourrait cependant obtenir un résultat
satisfaisant.
12
Voir le point 7.2.2.1 de la partie III. 13
Ils sont tous deux définis dans le point 3.3 qui suit.
36
Cette méthode ne permet pas d’arriver à une cohérence entre la classification des matériaux. En
effet, le A pour des matériaux isolants servant pour les façades n’est pas le même que celui pour les
isolants de toitures.
3.2.4.2. NIBE
Cet outil a été développé aux Pays-Bas et propose une autre méthode de classification. Il classe les
matériaux suivant une échelle allant de 1a à 7c. C’est l’outil le plus employé en Belgique.
Différents critères sont analysés pour déterminer l’impact des matériaux sur l’environnement.
Chaque critère est pondéré par un certain indice. Le résultat de chaque critère est ensuite
additionné et permet d’obtenir une cote finale qui permet de se situer sur l’échelle d’appréciation.
Ce système offre l’avantage d’analyser un nombre important de critères et permet ainsi une lecture
plus pointue à certains niveaux : santé, ressources naturelles.
3.2.5. Labels [24]
La figure 11 reprend les principaux labels environnementaux présents sur le marché européen de la
construction. Ils aident les acteurs de la construction à effectuer des choix prenant en compte
l’aspect environnemental.
Figure 11 : Labels écologiques [24]
37
Ces labels donnent une information sur les matériaux respectueux de l’environnement et
fonctionnent tous à partir de l’analyse de plusieurs critères. Une brève définition de chacun d’eux :
- L’ange bleu : label allemand qui assure de la qualité environnementale de produits ou
services. Ceux-ci doivent être conformes à un cahier de charge réputé particulièrement
stricte. [30]
- Milieukeur : label néerlandais, il a une approche globale des produits et services durables.
[31]
- Nordic Ecolabel : l'objectif du label est de contribuer à la consommation et la production
durables. [32]
- L’Écolabel européen : il s’adresse à toute les catégories de produits et ses objectifs sont de
réduire l’incidence négative de la consommation et de la production sur l’environnement, la
santé, le climat et les ressources naturelles. [33]
- NF Environnement : label français qui distingue les produits dont l’impact sur
l’environnement est réduit. [34]
- Natureplus : label de qualité international pour les produits de construction et
d’aménagement et pour un habitat durable. [35]
- FSC : il donne la garantie aux produits en bois ou en papier qui proviennent de forêts gérées
de manière responsable. [36]
- PEFC : label qui garantit que le bois ou le papier provient de forêts gérées durablement. [37]
- GUT : écolabel pour tapis, garantit au consommateur d'acheter un produit écologique sans
risques pour la santé. [38]
La pertinence de chacun des labels est discutable. La figure 12 met en évidence différents aspects
qui permettent de discuter de cette pertinence.
Figure 12 : Pertinence des labels environnementaux [39]
38
3.3. Systèmes de certification
Il existe deux organismes principaux qui certifient la qualité environnementale d’une construction
sur de nombreux chantiers à travers le monde . Il s’agit des organismes BREEAM et LEED.
Tous les deux fonctionnent sur une liste de critères à point et octroient un certificat qui reconnait la
performance environnementale d’une construction.
Figure 13 : Système de certification – LEED [40]- BREEAM [41]
3.4. Outils belges
En supplément aux outils européens, certains organismes se sont intéressés à proposer des outils
accessibles à quiconque et qui permettent d’effectuer des constructions respectant les exigences
environnementales.
Les trois outils principaux sont les suivants :
Logiciel BeGlobal [42]: programme réalisé par la PMP, Plate-forme Maison Passive .
Choix des matériaux, Écobilan des parois [24]: travail réalisé par Sophie Trachte et André De
Herde au sein de la cellule ‘Architecture et climat’ de l’Université catholique de Louvain,
UCL.
Conception de maisons neuves durables [20] : Travail réalisé par Catherine Massart et André
De Herde également au sein de la cellule ‘Architecture et climat’ de l’UCL.
L’outil qui s’intitule ‘Choix des matériaux de construction, Écobilan des parois’ a été utilisé à
différents niveaux comme support de base à la réalisation de ce travail.
39
3.4.1. Logiciel Be-Global [42]
‘L’outil BeGlobal, développé par la PMP avec différents partenaires, permet de calculer l’ensemble de
l’analyse du cycle de vie d’un bâtiment. Il s’agit d’un software open source et gratuit, qui permet la
transparence des résultats. Il a été conçu pour offrir au secteur un outil de calcul d’impact
environnemental sur tout le cycle de vie dans la conception des bâtiments, en conformité aux normes
européennes.’ [42]
3.4.2. « Choix des matériaux, Écobilan des parois » [24]
Vu l’impact de cet outil sur ce travail, il est important de présenter ses auteurs et son contenu.
Sophie Trachte, diplômée en Architecture en 1998 s’est spécialisée dans l’architecture durable. Elle a
réalisé un doctorat dont le titre est le suivant « Matériau, matière d'Architecture Soutenable, Choix
responsable des matériaux de construction, vers une conception globale de l'architecture
soutenable. » et dont le promoteur était André De Herde. Elle est entrée dans l’organisation de
‘Architecture et climat’ à partir de 2005 et a été consultante pour la société MATRIciel, société de
conseils et d’études en architecture durables et techniques spéciales. [43]
André De Herde, ingénieur civil architecte. Professeur ordinaire à la Faculté des Sciences Appliquées
(Département Architecture) de l'UCL, est également responsable de la cellule ‘Architecture et
climat’. Président du "Passive and Low Energy Architecture Network" (PLEA) de 1999 à 2005,
membre du Comité Exécutif "Solar Heating and Cooling Program" de l'Agence Internationale de
l'Énergie (AIE), membre de comités scientifiques, de congrès internationaux et de concours
d'architecture, font de lui un expert dans le domaine de la construction durable. [44]
Ce travail est basé sur une constatation relevée par de nombreuses recherches : lorsque l’attention
principale dans une construction consiste en la performance énergétique d’un bâtiment, l’énergie
économisée dans son utilisation est compensée par l’énergie grise liée à l’utilisation de matériaux de
construction.
Les auteurs se sont donc intéressés à étudier plusieurs parois types constituant l’enveloppe des
bâtiments. Ils apportent un début de réponse sur le choix environnemental des matériaux. Ils offrent
aux concepteurs les moyens pratiques leur permettant de réaliser des projets en maintenant un
équilibre entre les performances énergétiques à atteindre et les performances environnementales.
L’outil est constitué d’une série de fiches comparatives de parois types répondant aux critères
« basse énergie ». Plusieurs parois sont analysées : façades, toits, dalles de sol,…
Pour chaque type de paroi, trois variantes sont étudiées en parallèle. Différents aspects sont
analysés. Les auteurs déterminent d’abord les profils écologiques pour les phases de fabrication,
remplacement et élimination. Ils les déterminent par un ensemble de critères, dont l’énergie grise et
les matières premières. Ensuite, ils analysent l’utilisation des ressources naturelles et le potentiel de
40
recyclage. Ils déterminent également les efforts réalisés pour le traitement en fin de vie. L’annexe 2
reprend l’analyse d’une paroi.
3.4.3. « Conception de maisons neuves durables » [20]
Il ne s’agit pas d’un travail d’analyse environnementale, mais donne cependant des indications sur la
manière de construire en respectant des exigences de durabilité.
Cet outil reprend pas à pas l’ensemble des aspects qu’il faut considérer pour créer un bâtiment
durable : passif ou basse énergie. Il est à utiliser en parallèle à l’outil développé par Sophie Trachte,
Il est articulé autour de trois points principaux : analyse des données d’avant-projet, réalisation du
projet et systèmes techniques utilisés.
À chaque étape, les auteurs présentent un inventaire des points auxquels il faut faire attention pour
concevoir un bâtiment durable.
Aucun de ces outils ou travaux n’intègre l’aspect économique. Dans la troisième partie de ce travail
est présenté un outil concret qui permet de faire un choix pour les matériaux isolants à utiliser.
Avant cela, il est important de s’intéresser aux différentes notions qui sont liées à l’isolation.
41
Deuxième partie : Approche théorique
4. Les isolants
5. Notions hygrothermiques
6. Mise en œuvre
42
Partie II : Approche théorique
Le premier chapitre a défini les exigences énergétiques et environnementales. Au niveau de la
construction, les exigences de performance énergétique des parois extérieures ont été présentées.
La priorité a été mise sur la diminution de la consommation d’énergie principalement par
l’amélioration de l’isolation thermique des bâtiments.
Ce chapitre s’intéresse maintenant à définir la notion d’isolant. Il permet de comprendre leur
fonctionnement dans les parois dans lesquelles ils se trouvent. Il propose une base de réflexion
indispensable au choix judicieux de ces matériaux.
Les notions hygrothermiques sont abordées. Elles permettent de comprendre les problématiques de
transfert et de stockage de chaleur et d’humidité dans les parois.
Les différents aspects de la mise en œuvre sont finalement définis. Leurs méthodes d’installation
sont développées pour les parois suivantes : toiture, façade, dalle de sol, plancher et plafond de
parking. Elles correspondent aux applications intervenant dans la base de données créée.
4. Les isolants [26]
Un isolant est un matériau qui est important dans la conception de bâtiments et plus
particulièrement dans la réalisation de parois extérieures, car il est responsable de leur modulation
thermique. Il permet de réduire les déperditions de chaleur en hiver et de protéger contre les
surchauffes en été en réduisant le flux de température. Un choix judicieux du matériau permet de
diminuer la demande en énergie du bâtiment (chauffage ou refroidissement).
Pour comprendre le principe de fonctionnement d’un isolant, il faut analyser les phénomènes de
transfert de chaleur. Trois modes de propagation existent [26] [45]:
Conduction : correspond à l’excitation moléculaire de la matière de proche en proche. Le
flux thermique se déplace toujours du chaud vers le froid et dépend de la chaleur des parois
ainsi que du coefficient de conductivité thermique, λ ;
Convection naturelle : transfert de chaleur entre un fluide et un solide. Il s’effectue
également du chaud vers le froid et dépend de la différence de température entre les
éléments, de la vitesse de l’air et de la surface de contact ;
Rayonnement : transfert de chaleur à travers un gaz ou le vide. Les molécules agitées
émettent un rayonnement électromagnétique qui se propage au travers de la matière en la
réchauffant ;
Le transfert de chaleur dans les isolants s’effectue par convection, conduction et rayonnement et est
illustré dans la figure 14. Les transferts de chaleur surfacique intérieur et extérieur incluent la
convection et le rayonnement.
43
Figure 14 : Transfert surfacique et conductivité thermique dans un isolant [46]
La principale caractéristique d’un isolant est sa conductivité thermique, λ. Elle est définie comme
étant la quantité de chaleur qui se propage en 1 seconde, à travers 1 m² d’un matériau épais de 1 m,
lorsque la différence de température entre les deux faces est de 1 kelvin. Plus la conductivité
thermique est faible, meilleure est la capacité d’isolation. Elle est exprimée en W/m/K. Un matériau
sera considéré comme isolant lorsque sa valeur sera plus petite ou égale à 0.065 W/m/K [47].
D’autres caractéristiques peuvent également définir les isolants :
Exigences générales : dimensions du produit, esthétique… ;
Résistance : compression, traction et cisaillement ;
Protection contre l’humidité ;
Protection au feu ;
Protection acoustique ;
Protection de la santé ;
Durabilité ;
Rentabilité.
Il existe trois familles d’isolants : les minéraux, synthétiques et naturels. Les différents types seront
présentés de façon générale dans les points qui suivent.
De nombreux rapports réalisés par des experts existent et rassemblent les principaux isolants. Il est
judicieux de se référer au ‘Guide des matériaux isolants’ [48] réalisé par les conseils d’architecture,
d’urbanisme et de l’environnement de la Haute-Loire, présents dans l’annexe 3, pour découvrir ces
matériaux en détail.
Une description accompagnée d’une illustration définit en détail les isolants. Les avantages et
inconvénients de chaque matériau sont présentés ainsi qu’une information sur leurs caractéristiques
techniques et leur coût. Il peut être intéressant pour le lecteur de se référer à ce dossier pour
visualiser les matériaux intervenants dans la base de données créée.
44
4.1. Les matériaux synthétiques [45] [49]
Les matériaux synthétiques sont constitués à partir de matières premières issues de l’industrie du
pétrole. Ils sont produits par la chimie industrielle. Les différents types de matériaux synthétiques se
distinguent entre eux par les matières premières de fabrication et le mode constructif :
principalement par extrusion ou expansion.
L’expansion est réalisée grâce à des gaz spécifiques. L’objectif est de créer des matériaux incluant un
maximum de cellules fermées ou ouvertes contenant de l’air.
L'extrusion est un procédé de fabrication mécanique par lequel un matériau compressé est contraint
de traverser une filière ayant la section de la pièce à obtenir.
La densité ainsi que la quantité de matière première nécessaire permettent également de distinguer
les matériaux entre eux.
Des adjuvants sont généralement ajoutés aux matières premières pour modifier leur comportement
aux feux. Certains dispositifs peuvent aussi être utilisés pour augmenter leur performance
acoustique ou mécanique.
Certains ont une bonne résistance à la compression.
Les principaux matériaux synthétiques sont les suivants : polystyrène expansé, polystyrène extrudé,
polyuréthane, polyisocyanurate et mousse phénolique.
4.2. Les matériaux minéraux [45] [49]
Comme leur nom l’indique, ils sont constitués à partir de minéraux tels que roches, sables et argile.
Les matières premières sont, en principe, renouvelables et présentes en quantité importante.
Elles sont toutes transformées par élévation de température. Certaines changent d’état
spontanément (vermiculite, perlite et argile). D’autres sont extrudées/pulvérisées et parfois un
adjuvant est utilisé et sert de catalyseur de réaction.
Bien qu’ils peuvent tous être recyclés, très peu le sont réellement. Le manque de filière et la
complexité de la démarche l’en empêchent. Certains sont cependant constitués à partir d’éléments
recyclés (verre de pare-brise de voiture).
Ils sont les plus couramment employés dans le bâtiment. Ce type de matériau a généralement un
bon rapport prix/performance. Ils peuvent se présenter sous différentes formes : rouleaux,
panneaux, flocons et vrac.
Les principaux matériaux minéraux sont les suivants : laine de verre, laine de roche, verre cellulaire,
perlite expansée, vermiculite et argile expansée.
45
4.3. Les matériaux naturels [45] [49]
Il existe deux types de matériaux naturels : ceux à base de végétaux ou ceux d’origine animale. Ces
types de matériaux utilisés depuis de nombreuses années dans l’industrie du textile tendent à
prendre une place toujours croissante au sein du marché des isolants. Ils présentent de nombreux
avantages écologiques et sanitaires, car ils sont efficaces et naturels.
Les matériaux à base de végétaux sont principalement produits par assemblage de fibres (lin,
chanvre, bois). Ils offrent un bilan carbone très faible. Généralement, les résines naturelles
permettent l’assemblage. Dans certains cas, il est cependant nécessaire d’ignifuger les matériaux.
Ils permettent de réguler l’humidité présente dans un bâtiment. Les fibres absorbent une certaine
quantité tout en gardant ses propriétés mécaniques et, ensuite, la restituent.
Ils sont renouvelables à partir du moment où les ressources sont gérées durablement.
Ils se présentent sous différentes formes : rouleaux, panneaux ou vrac, en fonction du matériau.
Les principaux matériaux qui se trouveront dans la suite de l’étude sont les suivants : fibre de bois,
cellulose, liège expansé, fibre de chanvre et fibre de lin.
4.4. Résumé
Il est impossible de définir le matériau isolant à utiliser par excellence. Ils présentent chacun, suivant
leur origine (synthétique, minéral ou naturel), certains avantages et inconvénients. Ce n’est qu’à
partir d’une situation concrète qu’un choix pourra être réalisé en analysant l’ensemble des
exigences. Il sera alors possible de déterminer quel matériau mettre en œuvre.
Voici un résumé des principaux avantages et inconvénients des trois types d’isolants :
Synthétique Minéral Naturel Sain - +/- +
Allergène - - +
Écologique - +/- +
Capacité d’isolation + +/- +/-
Isolant acoustique + + +
Régulateur hygrométrique
- - +
Résistance au feu - + -
Facile d’utilisation + +/- +
Économique + + +
Les appréciations de ce tableau sont le résultat de nombreuses lectures et la compilation de
plusieurs ouvrages de référence ( [39], [45], [50]).
46
4.5. Évolution
L’innovation dans le domaine des isolants est constante. Des recherches et des tests sont
continuellement effectués pour créer de nouveaux matériaux toujours plus performants. L’objectif
est de fabriquer des matériaux dont les caractéristiques thermiques sont assez bonnes pour limiter
les épaisseurs à mettre en place tout en respectant les impositions thermiques toujours plus
exigeantes. Un aperçu des principales évolutions est présenté.
Les aérogels ainsi que les panneaux isolants sous vide tendent à remplacer les alvéoles d’air par des
alvéoles de gaz moins conductibles ou le vide.
Dans les aérogels, le liquide du gel est remplacé par un gaz sans que la structure ne s’effondre. La
très bonne résistance à la compression (2000 fois son poids), sa bonne résistance à la chaleur et son
excellente performance thermique (0.011 W/m/K) promettent un développement industriel de ce
matériau.
Figure 15 : Aérogel [51]
Les panneaux isolants sous vide sont composés d’un noyau à cellules nanométriques entouré d’une
enveloppe étanche à l’air et à l’eau. Le vide est réalisé au sein du matériau et l’enveloppe le protège
de l’extérieur. Malgré les inconvénients liés à la pose (ne peut être percé, découpé) et à la difficulté
d’assurer la continuité de ce matériau (espace entre deux plaques), l’excellent rapport
épaisseur/performance (λ=0.008 W/m/K) encourage les fabricants à développer davantage ce type
de matériau.
Figure 16 : Panneaux isolants sous vide [52]
47
Bien que les matériaux synthétiques et minéraux se soient imposés depuis bien longtemps, avec les
nouvelles réglementations environnementales et sanitaires, les matériaux naturels reviennent à la
mode et tendent à prendre une part de marché de plus en plus importante.
En Belgique, les matériaux naturels recommencent à être exploités. Des sociétés, comme Carodec14
et Ecobati15 qui sont spécialisés dans la vente de matériaux naturels ont vu leur activité se
développer rapidement ses 10 dernières années.
Une jeune société de Fernelmont à l’ambition de devenir un leader du marché dans la fabrication de
béton de chanvre. [53]
Dans les salons de la construction, de plus en plus de stands vantant les mérites de leurs matériaux
naturels sont présents. L’attrait pour ce type de matériau est réel.
La découverte faite par Priscilla Simonis, une physicienne de l’université de Namur, pourrait bien
apporter une nouvelle réponse à l’évolution de ces matériaux. Elle a réussi à créer une structure
aussi performante que la laine minérale avec une épaisseur 10 fois moins importante en se basant
sur la composition de la peau d’un ours polaire. [54]
5. Notions hygrothermiques [23] [15] [45]
Dans un travail spécifique aux matériaux isolants, il est important de définir les principaux rôles que
ces matériaux ont à jouer dans le comportement global des parois dans lesquels ils sont installés.
Ce point s’intéresse à définir les principales notions hygrothermiques. L’objectif n’est pas d’être
aussi complet qu’un ouvrage de physique du bâtiment, mais plutôt de présenter les notions de base
qui permettent d’effectuer un raisonnement cohérent lors d’un choix d’isolants.
5.1. Notions thermiques
Aussi bien en été qu’en hiver, l’enveloppe des constructions doit protéger les habitants du climat
extérieur. En période estivale, la chaleur extérieure ne doit pas être transmise à l’intérieur de
l’habitation au risque de surchauffe. En période hivernale, il s’agit de protéger le volume intérieur
pour que règne une température ambiante viable (18-21 °C).
Le respect des exigences exposées dans le chapitre précédent permet de créer des parois
performantes. Elles sont basées, entre autres, sur différentes notions thermiques qui sont
14
Carodec est une société qui fait partie du groupe BATIGROUP. En plus de promouvoir l’utilisation de matériaux naturels, elle propose des solutions constructives innovantes tenant compte des aspects environnementaux. Elle est présente à Bruxelles et Genval. [83] 15
Ecobati est une société liégeoise précurseur dans la commercialisation de matériaux naturels. Ils sont les plus important importateurs de plusieurs matériaux isolants pour lesquelles ils ont l’exclusivité de la distribution. Il sont présents sur différents marchés (belge, hollandais, français. [84]
48
expliquées ci-dessous. Ces notions sont importantes pour comprendre le comportement thermique
des parois contenant des isolants.
Conductivité thermique
Elle correspond à la caractéristique principale d’un matériau isolant. Pour rappel, elle équivaut à la
quantité de chaleur traversant un m² de matériau d’une épaisseur de 1 m dû au flux de chaleur
induit par une différence de 1 °K entre les deux faces. Elle est caractérisée par λ et est exprimée en
W/m/K. Plus sa valeur est petite plus le matériau est isolant.
L’eau a une conductivité thermique plus élevée que l’air. Il est donc important de protéger les
isolants de l’humidité, car elle en diminue leur capacité thermique.
Résistance thermique (R)
Elle correspond au rapport entre l’épaisseur et la conductivité thermique,
, et est exprimée en
m²*K/W. Elle permet de déterminer la capacité d’un matériau à freiner le flux de chaleur qui le
traverse.
Coefficient de transmission surfacique (U)
Il correspond à la conductivité thermique pour une paroi. Il est égal à l’inverse de la résistance
thermique,
, et est exprimé en W/m²/K.
La résistance thermique et le coefficient de transmission surfacique, définis ci-dessus, correspondent
entre autres aux critères énergétiques imposés16.
Pour répondre aux exigences, les parois doivent présenter certaines valeurs de résistance thermique
(R) ou de transmission surfacique (U). Le choix de l’isolant (λ) et de son épaisseur (e) a un rôle
primordial à jouer. Ces deux facteurs modifient les résultats des deux formules de calcul du R ou U. Il
est judicieux de mettre en œuvre des matériaux dont la valeur de λ est petite ou d’augmenter leur
épaisseur.
À ces deux notions principales s’ajoute une notion importante, l’inertie thermique à laquelle est lié
le principe de déphasage.
Elle correspond à la capacité qu’a un matériau à s’opposer à une hausse ou une baisse de
température. L’isolation a une influence importante sur l’inertie thermique d’un bâtiment. Un
matériau, qui peut emmagasiner une grande quantité de chaleur avant de la restituer, offre une
inertie importante au bâtiment.
Cette notion liée au principe de déphasage permet de comprendre ses bienfaits au niveau d’une
construction.
16 Les exigences ont été définies dans le point 1.3 de la partie I du travail.
49
Figure 17 : Phénomène de déphasage [24]
Le choix judicieux d’un isolant et de son épaisseur permet de diminuer les températures diffusées à
l’intérieur des constructions ainsi qu’un certain temps de déphasage. En été, le déphasage optimal
est de 12 h. La chaleur accumulée lors de la journée peut être transmise à l’habitation durant la nuit.
Il permet d’éviter toute surchauffe du climat intérieur.
Certaines caractéristiques comme la capacité thermique, l’effusivité et la diffusivité en sont liées.
Capacité thermique
Elle correspond à la capacité qu’a un matériau à accumuler de la chaleur en fonction de sa masse.
Elle s’exprime en J/kg/K.
Effusivité
Elle correspond à la vitesse à laquelle la température de surface d’un matériau varie. Plus elle est
importante plus la température varie rapidement. Elle s’exprime en J/(m◊ Ks-1/2).
50
Diffusivité
Elle correspond à la vitesse à laquelle la température se propage dans le matériau. Plus elle est
élevée, plus le matériau s’échauffe et se refroidit rapidement. Elle s’exprime en m²/s.
Aussi, la température de surface est une notion à prendre en compte, car elle a une influence sur le
confort ressenti par les habitants. En effet, des parois dont la température de surface est plus faible
que la température du local donnent une sensation de froid.
Figure 18 : Température de parois en fonction de l’épaisseur d’isolant [49]
L’objectif final est d’obtenir des parois respectant une certaine valeur de conductivité thermique (U)
ou de résistance thermique (R) tout en essayant d’avoir un temps de déphasage important. Il faudra
tenir compte de chaque matériau composant les parois pour en déterminer les caractéristiques
thermiques globales. De manière générale, les matériaux placés du côté intérieur doivent avoir une
capacité thermique élevée pour bénéficier de l’inertie des parois. Les finitions extérieures doivent
présenter une faible diffusivité pour éviter tout risque de surchauffe et les finitions intérieures une
forte effusivité pour avoir une température de paroi uniforme nécessaire au confort des habitants.
5.2. Notions hygrométriques
Un phénomène principal, que la pose des isolants tente d’éviter au maximum, est la condensation
superficielle sur une face du complexe qui compose le mur. L’air intérieur chargé d’une certaine
quantité de vapeur condense au contact d’une surface froide dans la paroi. Différents problèmes
51
peuvent surgir comme l’apparition de moisissures, la dégradation des finitions et la dégradation des
propriétés des matériaux isolants.
Pour comprendre ce phénomène, il y a lieu de détailler le diagramme de Mollier illustré dans la
figure 19.
Figure 19 : Diagramme de Mollier [55]
Les différences de pression qui existent entre l’intérieur et l’extérieur d’une habitation s’équilibrent.
En effet, l’air chaud a une plus grande capacité à contenir de la vapeur d’eau que l’air froid et exerce
une pression atmosphérique supérieure. Le différentiel de pression intérieur-extérieur pousse l’air
chargé de vapeur d’eau à migrer vers l’extérieur pour retrouver un point d’équilibre.
Au fur et à mesure qu’il traverse les différents matériaux perméables constituant l’enveloppe, l’air se
rapproche de l’extérieur, il se refroidit progressivement et sa capacité de teneur en vapeur d’eau
diminue.
Si la température de rosée est atteinte, l’air arrive à son taux de saturation de teneur en eau et la
vapeur se condense. Différentes stratégies peuvent être mises en place pour empêcher la
condensation.
Parmi celles-ci, la pose d’isolant permet d’éviter que le point de rosée se situe à l’intérieur de la
paroi et ceci pour les deux situations critiques auxquelles sont exposés les bâtiments :
- Été : air intérieur moins chaud que celui de l’extérieur -> flux de l’extérieur vers l’intérieur
- Hiver : air intérieur plus chaud que celui de l’extérieur -> flux de l’intérieur vers l’extérieur
En plus d’une isolation correcte, il y a lieu de mettre en place différents dispositifs pour réguler les
infiltrations d’air et de vapeur.
52
Pare-vapeur ou frein-vapeur:
Il est important de dissocier ces deux termes qui sont souvent confondus. Le pare-vapeur empêche
toute vapeur de passer à travers, tandis que le frein-vapeur laisse passer le vapeur de manière
contrôlée.
Ils permettent tous les deux de faire chuter la pression de vapeur d’eau avant la chute de
température provoquée par l’isolant. Ils seront toujours posés du côté chaud de la paroi et de façon
hermétique. Un simple défaut permet à l’air chaud chargé d’humidité de rentrer en contact avec
l’isolant froid et la vapeur de condenser.
Une multitude de matériaux peuvent être employés : films en aluminium et/ou plastique, matériaux
à base de polyamide ou de cellulose et les panneaux dérivés du bois.
Il est généralement plus judicieux d’employer des freins-vapeurs qui permettent un certain séchage
de la paroi en cas de défauts de fabrication (raccord non étanche au niveau des murs, câbles ou
tuyaux).
Il faut toujours garder à l’esprit que s’il existe un risque d’accumulation d’humidité, il faut lui laisser
une possibilité de ressortir. Il en est de même pour l’eau de construction. La mise en place d’une
ventilation peut être importante. Elle permet d’équilibrer la différence de pression entre l’intérieur
et l’extérieur et d’évacuer une part de vapeur comprise dans l’air intérieur.
La perméabilité et la résistance à la diffusion de vapeur sont deux notions liées à ces dispositifs. Elles
sont définis respectivement par la quantité de vapeur qui peut traverser le matériau et la résistance
que la matériau oppose à la diffusion de la vapeur. Elles interviennent dans le comportement
hygrométrique des parois.
Étanchéité à l’air
Ce dispositif doit être étudié en parallèle à celui de l’étanchéité à la vapeur, car ils sont liés. L’objectif
recherché est de limiter le passage de l’air et donc limiter les pertes de chaleur. En effet, une maison
bien isolée, mais traversée par de nombreux courants d’air n’offre pas un lieu de vie confortable.
Une analyse détaillée du comportement de chaque matériau et du complexe composant le mur
permet de déterminer le comportement hygrométrique de la paroi. Certains programmes
permettent ce type de calcul et de vérifier que telle paroi à un comportement viable dans toutes les
situations. L’outil ISOLIN que la Région wallonne propose permet ce type de calcul. [56] L’annexe 4
illustre différents comportements qui peuvent se produire dans une paroi.
5.3. Synthèse
Il est important de comprendre au vu des différentes notions définies ci-dessus que l’installation
d’isolant est couplée à un ensemble de dispositifs pour créer un dispositif performant et empêcher
entre autres l’apparition de condensation dans la paroi.
53
Il faut que la température évolue de façon à empêcher la condensation de l’eau. La conductivité
thermique devra être la plus faible possible pour parvenir à respecter les exigences de transmission
thermique globale des parois.
L’inertie thermique de la construction sera analysée de manière à offrir un environnement viable
toutes les saisons.
Les couches de composition des parois devront être de plus en plus perméables de l’intérieur vers
l’extérieur de manière à ce que la vapeur soit évacuée plus vite qu’elle ne rentre dans la paroi.
L’étanchéité à l’air devra également être étudiée de manière à limiter les pertes de chaleur.
6. Mise en œuvre
Un choix cohérent d’un matériau ne peut s’effectuer sans la connaissance de ses modes de mise en
œuvre.
Ce point offre une base de réflexion aux différentes possibilités qui peuvent s’appliquer aux isolants.
Il présente également les principales règles à leur bonne exécution.
Une réflexion sur le choix de la pose de l’isolant (intérieure, extérieure ou répartie) est détaillée. Les
différents modes de fixation sont aussi présentés.
Enfin, pour les différentes parois intervenant dans la base de données : toiture, façade, dalle de sol
plancher et plafond de parking, les principales méthodes de mise en œuvre sont présentées.
6.1. Intérieur ou extérieur [23] [45] [50]
Il existe deux méthodes principales de mise en œuvre des isolants. Elle peut s’effectuer par
l’intérieur ou l’extérieur. Et, le choix de la méthode pour également varier qu’il s’agisse d’une
rénovation ou d’une construction. Les avantages et inconvénients sont présentés ci-dessous.
Il est important de comprendre les enjeux de ces techniques de mise en œuvre. Elles ont une
influence sur les performances thermiques des bâtiments. Le choix sera dicté par la façon dont
seront gérés les ponts thermiques et en tenant compte de l’occupation des locaux.
Isolation par l’extérieur
Avantages Inconvénients Très efficace Encombrement + important de l’enveloppe
Continuité de l’isolant – Ponts thermiques Mur ou enduit de parement
Point de rosée à l’extérieur Structure incluse dans le volume chauffé
Inertie thermique importante Mise en œuvre non protégée
54
Les informations reprises dans le tableau proviennent de plusieurs ouvrages de référence ( [39],
[45], [50]).
Cette solution est à privilégier, car elle permet de minimiser les ponts thermiques aux jonctions des
différents éléments (toiture-mur, mur-fondation,…).
Isolation par l’intérieure
Cette solution est très peu employée en construction et beaucoup utilisée en rénovation lorsque
l’isolation par l’extérieur n’est pas possible.
Avantages Inconvénients Mise en œuvre dans zone couverte Continuité de l’isolant – Ponts thermiques
Structure portante exclue du volume chauffé Détérioration de l’isolant par l’humidité
Murs porteurs suffisent Pas de protection de la maçonnerie contre t ° ext. -> risque de fissuration
Risque condensation interne
Inertie thermique faible
Les informations reprises dans le tableau proviennent de plusieurs ouvrages de référence ( [39],
[45], [50]).
Dans cette situation, un pare-vapeur sera généralement situé du côté intérieur pour empêcher toute
condensation.
Dans certains cas, il ne s’agit plus de séparer les matériaux porteurs des matériaux isolants, mais
bien de travailler avec des blocs porteurs à conductivité thermique faible comme le béton cellulaire,
les blocs monomurs en terre cuite ou les blocs en bille d’argile expansée. On parle alors d’isolation
répartie.
Dans chacun des cas, la méthode utilisée pour gérer la diffusion de vapeur devra aussi être analysée.
La place et les dispositifs pare-vapeur et étanchéité à l’air changeront d’une application à l’autre.
Une réflexion basée sur une comparaison entre la consommation nécessaire à la mise en
température du bâtiment isolé par l’intérieur ou l’extérieur peut aussi influencer le choix.
Une isolation par l’extérieur est conseillée pour un bâtiment occupé en permanence. Dans le cas de
bâtiments tertiaires, résidences secondaires ou à occupation saisonnière, il faudra faire une analyse
de la consommation nécessaire pour chauffer la masse inerte. L’isolation par l’intérieur peut être
préférable dans le cas où une chaleur confortable doit être rapidement atteinte.
55
6.2. Fixation [26]
Il existe trois modes de pose des isolants.
Les isolants en vrac peuvent être soufflés ou versés. Cette méthode demande un support rigide
et/ou un volume fermé. Les ponts thermiques sont évités, mais après tassement du matériau, des
cavités non isolées peuvent apparaître.
La fixation mécanique ponctuelle est applicable aux isolants se présentant sous forme de matelas ou
plaques. Ils sont vissés, cloués, chevillés, collés ponctuellement ou encastrés. Des déperditions
peuvent apparaître au niveau des éléments métalliques pénétrants.
Finalement, la fixation mécanique surfacique convient aux isolants en matelas ou en plaques. Ils sont
liés au support sur toute leur surface par adhérence de ciment-colle ou de bitume.
Les principales méthodes de mise en œuvre sont détaillées dans les points qui suivent pour les
parois intervenant dans la suite de l’étude : façade, toiture, dalle de sol, plancher et plafond parking.
L’objectif n’est pas d’être aussi complet qu’un ouvrage de technique de mise en œuvre, mais de
présenter les solutions principales qui sont utilisées pour les isolants renseignés dans la base de
données et pour les parois étudiées.
6.3. Isolation de façade [45] [49]
Les solutions de mise en œuvre par l’intérieur et l’extérieur ont déjà été exposées précédemment de
manière générale . En construction de nouvelles façades, ce sont surtout les méthodes par
l’extérieur qui sont courantes.
Isolation thermique par l’extérieur
L’isolation thermique par l’extérieur est généralement composée de plusieurs éléments :
- Parois porteuses verticales
- Isolant thermique
- Revêtement de protection et éléments de finition
Il est mis en place suivant le schéma de la figure 20.
56
Figure 20 : Mise en œuvre des isolants de façades [50]
Dans une majorité des cas (immeubles d’appartements, hôtels, maisons individuelles,…) l’isolant est
directement fixé au mur porteur. Différents revêtements peuvent alors être appliqués :
a) Murs creux parement briques b) Façade avec enduit c) Façade avec bardage
Figure 21 : Isolation par l’extérieur : murs creux [57], enduit [58], bardage [59]
Pour une majorité d’immeubles tertiaires, le système d’isolation est différent. Les éléments porteurs
sont en acier ou en béton et supportent les différents éléments verriers de façade. On parle alors de
façade rideau et l’isolation est assurée par des systèmes spécifiques à ce type de structure (vitrage
et châssis performant).
Figure 22 : Mur rideau [60]
57
Isolation de coulisse
L’isolation de coulisse est réalisée lorsqu’un espace est prévu entre le mur porteur et le parement.
Cette technique est utilisée principalement en rénovation et peut être employée en construction.
L’isolant est alors insufflé, comme indiqué dans la figure 23.
Figure 23 : Isolation de coulisse [50]
6.4. Isolation de toiture [45] [49] [61]
En construction, les principaux modes de mise en œuvre se font aussi bien de l’intérieur que de
l’extérieur. Qu’il s’agisse d’une toiture plate ou d’une toiture inclinée, les méthodes sont différentes.
6.4.1. Toiture plate
Toitures inversées
Figure 24 : Toitures inversées [61]
L’isolant est directement posé sur la membrane d’étanchéité qui est fixée sur le support. Dans cette
configuration, l’isolant n’est pas protégé des intempéries et l’humidité à laquelle il est soumis
diminue ses caractéristiques thermiques et mécaniques. Il doit, de plus, être lesté.
58
La membrane d’étanchéité joue un double rôle. Elle ferme hermétiquement le complexe et
empêche toute infiltration au niveau des eaux de pluie et de la vapeur d’eau. Certaines précautions
doivent être prises pour éviter toute condensation sur la face intérieure de cette membrane.
Une couche filtrante entre l’isolant et le lestage doit être installée. Elle permet la diffusion de vapeur
et retient peu d’eau.
Toitures chaudes
Figure 25 : Toitures chaudes [61]
L’isolant est fixé mécaniquement ou par collage au support. Aucune lame d’air n’existe entre les
deux éléments.
La membrane d’étanchéité protège l’isolant et le met à l’abri des intempéries. Il conserve alors ses
caractéristiques thermiques et mécaniques.
Généralement, un pare-vapeur est posé entre l’isolant et le support.
Si la membrane et l’isolant sont fixés mécaniquement ou par collage, un lestage n’est pas nécessaire.
Le poids de la structure est donc limité.
Toitures combinées
Figure 26 : Toitures combinées [61]
59
Cette solution correspond à une combinaison entre ‘toiture chaude’ et ‘toiture inversée’.
Elle est constituée de deux couches d’isolant. La première est placée sous la membrane d’étanchéité
et la seconde dessus.
Elle offre l’avantage de limiter le vieillissement de la membrane, car elle est protégée des chocs
thermiques et des rayons ultraviolets.
Un pare-vapeur peut être installé sur le support et un lestage est nécessaire.
6.4.2. Toiture inclinée
Pour les toitures inclinées, la question à se poser est la suivante : les combles sont-ils utilisés ou
non ? Dans certains cas, lorsque les combles ne doivent pas être aménagés, il est alors possible
d’isoler uniquement le plancher et non la toiture. Des économies de matière et de main d’œuvre
sont alors réalisées. Cette solution est définie dans le point 6.5, ‘Isolation de dalle de sol et
plancher’.
Isolation entre chevrons ou fermettes
Figure 27 : Isolation entre chevrons ou fermettes [61]
Plusieurs matériaux peuvent être utilisés dans cette configuration : panneaux ou matelas de laines
minérales, isolants insufflés ou panneaux synthétiques.
La réalisation de ce type de toiture s’effectue en plusieurs étapes :
- Réalisation de la charpente ;
- Mise en place de la sous-toiture et des contre-lattes ;
- Installation de l’isolant et d’un pare-vapeur éventuel ;
- Finitions.
Tout courant convectif de l’air entre l’isolant et la sous-toiture doit être empêché.
1. couverture 2. contre-lattes 3. lattes 4. sous-toiture 5. chevrons 6. isolants 7. pare-vapeur 8. finition intérieure 9. panne
60
Figure 28 : Courant convectif [61]
Un recouvrement des éléments d’étanchéité à l’air et/ou vapeur doit être réalisé.
Figure 29 : Précaution de mise en œuvre des étanchéités [61]
Isolation sous les chevrons ou fermettes
Figure 30 : Isolation sous chevrons ou fermettes [61]
Le principe est identique au précédent à la différence que l’isolant se fixe entre les pannes ou entre
les contre-chevrons parallèlement aux pannes. Il en est de même pour les pare-vapeur éventuels et
les finitions
Des complexes d’isolants préfabriqués, constitués de l’isolant, pare-vapeur éventuel et une plaque
de plâtre, sont adaptés à cette situation. Ils sont appelés panneaux sandwichs.
Cette méthode est néanmoins à éviter, car un risque de lame d’air entre l’isolant et la sous-toiture
est réel ce qui entrainerait un courant convectif qui s’accompagnerait de pertes de chaleur et de
condensation.
1. couverture 2. contre-lattes 3. lattes 4. sous-toiture 5. chevrons ou fermettes 6. isolants 7. pare-vapeur 8. finition intérieure 9. pannes
61
Toiture ‘Sarking’
Figure 31 : Toiture sarking [61]
L’isolant est posé au-dessus des fermettes. Généralement sont utilisés des panneaux en mousse
synthétique, de verre cellulaire ou en laine de roche rigide.
Des panneaux multiplex en bois aggloméré ou fibrociment peuvent être fixés préalablement sur les
chevrons. Ils facilitent la mise en œuvre des isolants tout en servant de finition intérieure.
L’étanchéité à la vapeur est assurée par l’isolant lui-même à condition que des dispositions aient été
prises au niveau de leur jonction. Il peut s’avérer nécessaire dans certains cas de mettre en place un
pare-vapeur sur le plancher créé.
Isolation sur les pannes
Figure 32 : Isolation sur pannes [61]
Il s’agit d’un système utilisant des éléments préfabriqués. Ils sont posés directement sur les pannes
et assurent les fonctions d’isolant, sous toiture, étanchéité à l’air/vapeur et finition intérieure.
1. couverture 2. contre-lattes 3. lattes 4. sous-toiture 5. isolant 6. pare-vapeur 7. chevrons ou fermettes 8. pannes
1. Couverture. 2. Languette d'assemblage. 3. Lattes. 4. Panneau autoportant. 5. Raidisseur intégré au
panneau. 6. Isolant intégré au panneau. 7. Pare-vapeur éventuel. 8. Plaque inférieure du panneau. 9. Panne.
62
6.5. Isolation de dalle de sol et plancher [45] [49] [61]
Isolation sous le plancher sur sol
Figure 33 : Isolant sous plancher sur sol [62]
Cette situation permet une continuité de l’isolation. Le risque de condensation est amélioré.
L’inertie de la dalle en béton peut aussi être utilisée pour lisser les variations de température.
Les isolants à mettre en œuvre dans cette situation doivent répondre à des exigences particulières
en terme d’étanchéité à l’eau et de résistance à l’écrasement.
Isolation sous le plancher sur vide
Figure 34 : Isolant sous plancher sur sol [62]
Les avantages de cette technique sont équivalents à ceux énoncés précédemment.
N’importe quel type d’isolant convient pour cette configuration. La finition peut être ventilée ou
non. Il est important de gérer convenablement les nœuds constructifs aux appuis à proximité des
fondations.
Isolation au-dessus du plancher support –dalle flottante
Figure 35 : Isolant sur plancher support [62]
1. Revêtement de sol 2. Chape 3. Plancher portant 4. Couche de
séparation 5. Isolant 6. Terre
1. Revêtement de sol 2. Chape 3. Plancher portant 4. Isolant 5. Finition (éventuelle) 6. Vide
1. Revêtement de sol 2. Chape 3. Couche de séparation 4. Isolant 5. Plancher portant 6. Vide ou sol
63
L’isolant vient se poser au-dessus de la dalle portante. La chape et le revêtement de sol sont ensuite
installés sur l’isolant. Cette solution est valable aussi bien pour des planchers sur sol que sur vide.
Il y a lieu de réfléchir au comportement de l’ensemble pour déterminer quels matériaux utiliser.
L’isolant devra avoir une bonne résistance à la compression et devra avoir des caractéristiques
dimensionnelles stables. Il faudra que la chape soit assez résistante pour accepter une légère
déformation de l’isolant.
L’isolation intégrée au plancher
Figure 36 : L’isolation intégrée au plancher [62]
Cette solution convient parfaitement pour les planchers intérieurs tels que les combles. Elle peut
être réalisée de deux manières différentes en fonction du type de matériau utilisé.
Les isolants en panneaux et rouleaux peuvent être mis en place en une ou deux couches en fonction
des performances attendues. Les isolants en vrac seront soit soufflés soit répandus.
Un pare-vapeur ou un frein vapeur sera appliqué du côté intérieur de l’isolant. Il sera choisi en
fonction des caractéristiques hygrométriques de l’isolant, la perméabilité à la vapeur de la finition
extérieure et aux caractéristiques du climat intérieur.
6.6. Isolation de plafond de parking [45]
L’isolation de sous-face peut être exécutée de deux manières différentes.
Les faux plafonds
Figure 37 : faux plafonds [63]
1. Revêtement de sol 2. Freine-vapeur, étanchéité
à l'air 3. Structure du plancher 4. Isolant 5. Finition 6. Vide
64
Une structure métallique fixée au niveau de la dalle portante permet de mettre en place des isolants
tels que laine minérale.
Cette solution est peu employée pour l’isolation de plafond de parking. En général, les panneaux
isolants seront directement fixés mécaniquement sur le plafond.
Les panneaux rapportés
Figure 38 : Les panneaux rapportés [64]
Le béton cellulaire, les panneaux rigides à base de bois ou de lin sont les principaux matériaux
utilisés.
Les éléments sont fixés mécaniquement ou collés sur le plafond. À partir de certaines épaisseurs, il
est nécessaire de fixer mécaniquement pour éviter tout problème lié au décollement de certains
morceaux.
65
Troisième partie : Approche pratique
7. Démarche de l’étude
8. Base de données
9. Exploitation des résultats
10. Perspectives
66
Partie III : Approche pratique
Cette partie apporte de nouveaux éléments aux principaux ouvrages et travaux de références qui
traitent du choix des matériaux isolants. L’analyse réalisée s’intéresse aux données génériques et
également aux données spécifiques propres à chaque fabricant. Elle inclut l’aspect financier.
La base de données créé est présentée. Elle permettrait de répondre plus efficacement au choix des
matériaux isolants qui s’impose sur chantiers.
7. Démarche de l’étude
La base de données inclut des informations génériques (théoriques) et spécifiques (propre à chaque
fabricant) sur les matériaux isolants. Pour arriver à une solution cohérente et dans le souci d’obtenir
une base de comparaison équitable entre les matériaux, il a fallu suivre une méthode d’analyse bien
spécifique. Ce point s’intéresse à présenter les différents choix qui se sont imposés et les hypothèses
qui ont été choisies.
7.1. Matériaux
La sélection des matériaux isolants s’est effectuée progressivement. Il fallait que les matériaux
puissent être utilisés pour les différents chantiers d’envergure que BESIX entreprend. Leur mode de
fabrication devait également pouvoir répondre aux exigences d’approvisionnement que ce type de
chantier demande. Certains matériaux (isolants à base de laine de mouton, plumes, pailles)
initialement sélectionnés ont donc été retirés de l’étude.
Finalement, la majorité des matériaux analysés dans le système de classification a été sélectionnée
sur base de ceux intervenant dans le travail de S. Trachte, ‘Choix des matériaux, Écobilan de parois’.
[24] Experte dans le domaine, il a semblé judicieux de suivre ses choix. Seul le matériau ‘Métisse’ de
la société française ‘Le Relais’, composé à partir des fibres de vêtements recyclés, a été ajouté.
Les trois principaux types de matériaux isolants présents dans la base de données ont été détaillés
précédemment17. Voici la liste des matériaux sélectionnés.
17
Voir le point 4 de la partie II du travail.
67
Matériaux synthétiques :
Matériaux minéraux :
Matériaux naturels :
Polystyrène expansé (EPS) Laine de roche Fibre de bois Polystyrène extrudé (XPS) Laine de verre Cellulose Polyuréthane (PUR) Verre cellulaire Liège expansé Mousse phénolique ou résol Perlite expansée Fibre de chanvre Polyisocyanurate (PIR) Argile expansée Métisse Béton cellulaire Fibre de lin
7.2. Critères
Les critères ont été sélectionnés pour comparer de façon optimale les différentes propriétés des
matériaux : physiques, environnementaux et financier. Ils apportent chacun une information
importante à prendre en compte dans un choix d’isolant.
Les caractéristiques physiques permettent de déterminer le matériau à considérer en fonction de
l’application et de ses exigences physiques. Pour obtenir une inertie thermique importante à
certains endroits, l’utilisation de matériaux à capacité thermique importante sera par exemple
favorisée. Certaines caractéristiques ont été définies dans le chapitre II dans le point ‘Notions
hygrométriques’.
Les caractéristiques environnementales donnent une indication sur l’impact qu’ont les matériaux sur
l’environnement. Il était important pour BESIX d’introduire ces critères. De plus en plus de chantiers
demandent à obtenir un label environnemental comme LEED et BREEAM. Ces critères permettent de
tenir compte de l’aspect environnemental des matériaux utilisés.
Le prix permet d’inclure l’aspect financier au processus de décision.
Certains des critères définis ci-dessous ont été expliqués précédemment18. Les différentes notions
intervenantes dans le système de classification sont définies dans les points qui suivent. Elles
correspondent à l’intitulé des colonnes de la base de données.
7.2.1. Caractéristiques physiques
En respectant la volonté d’obtenir un système d’utilisation pratique, ce travail est basé à la fois sur
un travail de recherche scientifique et sur un outil fonctionnel utilisé quotidiennement.
Les caractéristiques physiques ont été sélectionnées sur base de critères intervenant dans le travail
de S. Trachte [24], mais également sur base d’un tableau comparatif utilisé au sein de la société
18
Voir le point 5 de la partie II.
68
Carodec. Celui-ci a été développé en interne pour rendre le choix des isolants plus efficace. Il est
présent à l’annexe 5 du travail.
Les fabricants ont directement transmis les données pour certains critères :
Conductivité thermique (λ)
Indique la quantité de chaleur qui se propage en 1 seconde, à travers 1 m² d’un matériau épais d’1m,
lorsque la différence de température entre les deux faces est de 1K. Plus la conductivité thermique
est faible, meilleure est la capacité d’isolation. La conductivité thermique est exprimée en W/m/K.
Masse volumique (ρ)
La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par unité
de volume. Elle est exprimée en kq/m³.
Certains matériaux présentent une masse volumique comprise dans un certain intervalle. La valeur
minimale est utilisée pour calculer d’autres critères.
Elle est indispensable pour le calcul d’autres caractéristiques reprises dans la base de données:
temps de transfert, gaz à effet de serre, énergie grise, prix.
Résistance à la compression (pour les isolants de dalles de sol)
Correspond à la contrainte de compression à 10 % de déformation calculée suivant la norme
NBN 826. Elle est exprimée en N/mm².
Chaleur spécifique (C)
La chaleur spécifique d’un matériau indique la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer 1 kg de
ce matériau de 1K. Elle détermine la capacité d’emmagasiner de la chaleur. Plus la valeur est élevée,
plus le matériau sera capable de stocker de la chaleur. Elle est exprimée en Wh/kg/K.
Elle permet de déterminer le temps de transfert (autre caractéristique incluse dans la base de
données) : temps nécessaire à l’énergie calorifique pour traverser le matériau.
Dans la majorité des cas, les données étaient renseignées en J/kg/K, une modification d’unité a donc
été réalisée:
3600 J/kg/K -> 1 Wh/kg /K
Facteur de rétention d’eau
Pourcentage d’eau que peut contenir le matériau sans en altérer ses propriétés isolantes. Il est
calculé en pourcentage, poids par rapport au poids du matériau considéré.
69
Coefficient de résistance à la diffusion de vapeur (µ)
Le coefficient de résistance à la diffusion de vapeur d'un matériau (µ) indique dans quelle mesure, la
vapeur d'eau traverse plus difficilement ce matériau que l'air. La valeur (µ) d'un matériau est
toujours supérieure à 1.
La résistance à la vapeur d’eau Sd est exprimée par la formule Sd = µ*épaisseur.
Plus la résistance est élevée, plus le matériau sera imperméable au passage de la vapeur d’eau.
Durée de vie du matériau (années)
Elle correspond à la durée pour laquelle le matériau est certifié de répondre à la fonction pour
laquelle il a été conçu.
Cette donnée provient principalement de la valeur de référence prise en compte dans le calcul de
l’analyse de cycle de vie du matériau. Pour de nombreux matériaux, il n’a pas été possible d’obtenir
les analyses de cycle de vie. Les valeurs de durée de vie ont donc été prises par défaut égal à la
valeur théorique qui provient du travail de S. Trachte.
D’autres ont dû être calculées à partir des valeurs données :
Capacité thermique volumique (ρC)
Elle représente la quantité totale de chaleur qu’un volume de 1 m³ de ce matériau est capable de
stocker pour une augmentation de température de 1 °C. Elle est exprimée en Wh/m³K.
Elle a été directement calculée en multipliant les données des colonnes correspondantes aux critères
‘Masse volumique’ et 'Chaleur spécifique’.
Elle est nécessaire au calcul du temps de transfert.
Temps de transfert
C’est le temps nécessaire à l’énergie calorifique pour passer à travers le matériau. Il peut également
être appelé déphasage et est calculé suivant la formule suivante :
√ √
√
√ . Il est calculé
pour l’épaisseur minimale dans laquelle chaque produit et fabriqué.
Où,
h : temps (h)
e : épaisseur (m)
T : correspond à un ΔT
ρC : Capacité thermique volumique (Wh/m³/K)
λ : Conductivité thermique (W/m/K)
Il a été calculé sur base de la formule utilisée par le bureau de conseil énergétique OZE, Objectif Zéro
Energie, avec lequel Carodec travaille.
70
La différence de température qu’elle intègre vaut 24 degrés et correspond à la différence de
température moyenne qu’il peut exister entre l’intérieur et l’extérieur d’un bâtiment.
7.2.2. Caractéristiques environnementales
Six colonnes reprennent les données des critères environnementaux : ‘Énergie grise’,
‘Consommation de gaz à effet de serre’, ’Potentiel de recyclage’, ‘Ressources naturelles’,
‘Classement NIBE’ et ‘Classement GreenGuide’.
Les données des critères ‘Énergie grise’ et ‘Consommation de gaz à effet de serre’ ont permis de
réaliser une analyse environnementale quantitative.
L’analyse qualitative a été réalisée grâce à un système d’appréciation pour le ‘Potentiel de recyclage’
et les ‘Ressources naturelles’. Les classements NIBE et GreenGuide complètent l’analyse.
7.2.2.1. Analyse quantitative :
Que ce soit pour les matériaux génériques ou pour les matériaux spécifiques des fabricants, les
données de cette analyse proviennent de valeurs calculées d’après les analyses de cycle de vie des
matériaux. Elles sont déterminées pour les phases de fabrication et d’élimination19 sur la durée de
vie typique des matériaux20, DVT.
Émission de gaz à effet de serre (KgCO2 équiv./kg matière)
Définie précédemment21, elle correspond à l’équivalent en kg de CO2 de tous les gaz produits,
pendant toutes les étapes du cycle de vie (de l’extraction des matières premières à l’élimination), qui
sont responsables du phénomène de réchauffement climatique.
Énergie grise :
Définie précédemment, elle représente l’ensemble de l’énergie nécessaire à la transformation du
matériau tout au long de son cycle de vie : de la matière première au déchet. Elle peut être produite
à partir de sources non renouvelables (combustibles fossiles) et/ou renouvelables (solaire, éolien,
hydraulique, biomasse). Elle est calculée en kWh/kg de matière produite.
19
Voir le point 3.1.1 de la partie I. 20
Elle correspond à la durée de vie théorique prise en compte dans le calcul de cycle de vie des matériaux. 21
Voir les points 1.1.3 et 3.1.3 de la partie I.
71
7.2.2.2. Analyse qualitative :
Les valeurs pour les colonnes ‘Classement GreenGuide’ et ‘NIBE’22 ont été déterminées sur base des
documents que ces systèmes transmettent. Elles interviennent dans les systèmes de certification
BREEAM et LEED23.
Les valeurs sont déterminées pour des matériaux génériques. Pour les matériaux spécifiques des
fabricants, il faudra se référer aux données génériques. Ils ne permettent donc pas de départager
entre eux deux matériaux du même type.
Pour les deux colonnes ‘Ressources naturelles’ et ‘Potentiel de recyclage’, l’objectif était d’obtenir
une appréciation générale provenant d’une analyse multicritères. Deux tableaux ont été créés pour
réaliser cette analyse.
Ressources naturelles :
Potentiel de recyclage :
La réalisation des tableaux est basée sur ceux que Sophie Trachte a développés dans son travail. [24]
Ils ont été repris tels quels, mais un système de cotation basé sur une somme de points a été ajouté
dans le cadre de ce travail. La première colonne reprend la cote associée à la réponse aux différentes
questions. En additionnant les points obtenus, un total est calculé et doit être comparé à l’échelle du
22
Leur fonctionnement a été détaillé dans le point 3.2.4 de la partie I de l’étude et permet de comprendre leurs avantages et inconvénients. 23
Voir le point 3.3 de la partie I.
72
bilan situé à proximité du tableau. En fonction de l’intervalle dans lequel la cote globale se situe, une
appréciation finale est déterminée et est indiquée dans la base de données.
Les réponses aux différentes questions ont été récoltées auprès des fabricants. Les cases
correspondantes ont été coloriées en jaune pour justifier le total obtenu.
Dans certains cas, le manque d’information a empêché un calcul cohérent de l’appréciation globale.
L’information est alors présentée comme manquante dans le tableau final.
Tous les tableaux de réponses ont été placés dans un dossier particulier. Dans la suite, le traitement
et le classement des informations recueillies sont expliqués. La difficulté de traiter les informations
recueillies est également abordée.
7.2.3. Prix
Chaque prix a été déterminé pour la plus petite épaisseur du matériau.
En fonction du type de matériau analysé, la façon de renseigner le prix diffère. En effet, le prix de la
cellulose de papier se calcule en €/kg tandis que celui de l’argile expansée en €/m³ et celui des
matériaux classiques tels que laine de verre, PUR, XPS,.. en €/m².
Il s’agit de prix hors TVA, non posé, non livré. Le même type de prix devait être récolté pour pouvoir
comparer des éléments comparables. Dans un choix de matériau pour un chantier d’envergure, une
remise sera octroyée en fonction des quantités commandées. Des remises équivalentes seront
appliquées par les différents fabricants. Le prix renseigné sert donc de base cohérente dans la
comparaison des matériaux.
Il faut savoir que pour la majorité des matériaux les prix sont dégressifs quand les épaisseurs
augmentent. C’est d’autant plus vrai pour des matériaux composés d’un système d’étanchéité à la
vapeur, en aluminium par exemple.
Le mode de distribution diffère en fonction du fabricant. Certains fabricants distribuent directement
leurs matériaux et d’autres passent par des réseaux de distribution.
Au niveau des prix, certains les transmettaient directement via la documentation technique, site
internet ou mail. Pour les autres, il a fallu se renseigner auprès de leur réseau de distribution. Le
tableau ci-dessous renseigne la source des valeurs.
73
Fabricant Réseau de distribution Direct
Isover Prix 2013
Recticel MPRO-Wavre (février 2014)
Knauf CARODEC (Prix février 2014)
Kingspan Prix août 2013
Ytong Mail
Argex Mail
Rockwool Prix 2013
Foamglas Prix 01/04/2014
Isocell Prix 2012
Steico Ecobati 01/04/2012
Isocor Ecobati février 2013
Thermofloc Ecobati février 2013
CAVAC Ecobati février 2013
Isoproc Mail
Métisse Prix 2013
Les prix catalogues sont des prix d’une grande fiabilité. Ils sont généralement modifiés à chaque
début d’année ou en juillet/août. Ils sont transmis gratuitement à tous les clients du fabricant. Ils
servent de base de négociation.
Les prix distributeurs sont des prix qui sont fiables, car ils proviennent directement des informations
transmises par les distributeurs.
Les prix communiqués par mail sont des prix dont la pertinence est discutable, car ils ne s’appuient
sur aucun document de référence. Seul le mail reçu permet de justifier la valeur introduite dans la
base de données.
7.2.4. Remarques
De plus amples informations sur l’utilisation du matériau sont renseignées dans cette colonne. À
chaque cellule est attachée une remarque supplémentaire qui informe sur la composition du
matériau (avec ou sans pare-vapeur, mode de mise en œuvre, spécifique à une certaine
construction,…)
Par exemple, pour les isolants de façades, les remarques indiquent si le matériau sera plutôt utilisé
au niveau de fondation, dans un système de façade ventilée, murs creux ou encore s’il peut être
utilisé en système extérieur ou non.
74
7.2.5. Épaisseur pour une certaine exigence de conductivité thermique (U :
W/m²/K)
Cette colonne a été créée pour permettre à l’utilisateur de comparer les matériaux en fonction de
l’épaisseur à mettre en œuvre pour répondre à une exigence de conductivité thermique particulière.
Il suffit d’entrer la valeur de conductivité à laquelle les matériaux doivent répondre et les épaisseurs
sont directement calculées par la formule suivante :
Où,
- e : épaisseur (m)
- : Conductivité thermique (W/m/K) (pour un élément)
- : Conductivité thermique (W/m²/K) (pour une paroi)
Dans le point 9 du travail, ‘Exploitation des données’, les résultats obtenus pour les épaisseurs
correspondantes à un U de 0.12 W/m²/K sont analysés du point de vue financier. Ils permettent
d’aider dans le choix d’un matériau.
Il peut être intéressant de se référer au point 1.3 de la partie I pour déterminer les performances
exigées des parois (U) et de l’épaisseur d’isolant à mettre en œuvre pour respecter les impositions
énergétiques actuelles.
7.2.6. Épaisseur maximale
Cette colonne renseigne sur l’épaisseur maximale que le fabricant peut fournir pour le matériau.
Cette information est primordiale dans un choix de matériaux pour déterminer le nombre éventuel
de couches. Il aura une influence sur le coût final (transport, matériaux, main d’œuvre,…).
7.3. Récolte des informations
La récolte des informations a été rendue possible grâce à la façon dont le projet a été présenté aux
fabricants. La base de données leur a été introduite comme étant un outil développé au sein de
BESIX. Elle servirait de base au choix des isolants sur ses différents chantiers ainsi que ceux de ces
filiales. Ce travail a demandé un engagement des fabricants qui devaient se présenter de la manière
la plus complète possible. Une opportunité de ventes futures les a aussi incités à s’investir dans ce
travail.
75
Cette démarche a permis de faire un pas supplémentaire dans l’étude de matériaux isolants en
travaillant non plus uniquement avec des valeurs théoriques, mais également avec des valeurs
spécifiques propres aux fabricants.
7.3.1. Les fabricants
La sélection a en partie été réalisée sur base des fabricants contactés dans le cadre de l’étude de
Sophie Trachte. [24] D’autres ont été choisis lors de rencontres au salon ‘Énergie et Habitat’24.
L’objectif visé était d’en avoir au minimum deux par types de matériaux pour permettre une certaine
comparaison. Pour les matériaux classiques (laine de verre, roche, EPS, XPS, …), il a été possible d’en
trouver plusieurs pour un même produit. Dans d’autres cas (argile expansée, béton cellulaire, verre
cellulaire, …), il a été plus difficile de trouver et de contacter des concurrents.
L’étude s’est limitée à ceux qui étaient dans la mesure d’assumer des chantiers de grandes
envergures.
Pour une majorité des matériaux naturels intervenants dans l’étude, il a semblé judicieux à l’auteur
de s’adresser directement à un importateur principal (Ecobati). Pour certains matériaux aucun
fabricant n’a répondu à la demande. Ils sont donc analysés uniquement de façon théorique (perlite
expansée, verre cellulaire en vrac et liège en vrac). Voici la liste de fabricants correspondant aux
matériaux :
Polystyrène expansé
Polystyrène extrudé
Polyuréthane Mousse phénolique
Polyisocyanurate Laine de roche
Laine de verre
Thermofloc Knauf Recticel Kingspan Kingspan Knauf Isover
Isocell Recticel Rockwool Knauf
Verre cellulaire
Perlite expansée
Argile expansée
Béton cellulaire
Fibres de bois
Cellulose Liège Chanvre Lin
Foamglas / Argex Ytong Steico Thermofloc Isocor CAVAC CAVAC
Isocell Isoproc
CAVAC
Pour chaque fabricant, il a fallu entrer en contact avec la personne adéquate. En général, ce sont des
représentants technico-commerciaux qui ont été rencontrés. Leurs coordonnées ont été
rassemblées dans un fichier Excel, présent en annexe 6.
En vue d’une éventuelle évolution de la base de données, une liste des fabricants et leurs matériaux
respectifs a été établie et renseigne d’autres fabricants à contacter. Elle est présente en annexe 7.
24
Salon qui a eu lieu les 24,25,26 et 27 octobre à Namur expo [85]
76
7.3.2. Démarche
La récolte s’est déroulée en deux phases. Il a d’abord fallu rencontrer les fabricants pour présenter le
projet et leur faire comprendre l’importance d’y figurer de façon complète.
La démarche du travail a été présentée et des rendez-vous ont été fixés. Ils ont permis de réaliser
une première collecte des informations.
Les matériaux de chaque fabricant ont été rassemblés dans des tableaux distinctifs qui ont été
complétés progressivement.
La deuxième phase a consisté à récolter les dernières informations manquantes.
La méthode de réponse leur a été simplifiée. Il suffisait de remplir les cases coloriées en jaune
(tableau ci-dessus). Plusieurs appels téléphoniques ont été nécessaires pour ne pas rester sans
réponse.
Pour l’analyse qualitative environnementale, les deux tableaux présentés précédemment ont été
transmis. Il était important de ne pas exposer le système de cotation, car les réponses auraient pu
être faussées pour obtenir un meilleur résultat.
L’ensemble des informations qui étaient directement transmises par le fabricant a dû être justifié
par les documents de référence. Aucune information n’a été acceptée si les justificatifs n’étaient pas
présents.
7.3.2.1. Rapport
Après chaque réunion, un rapport était rédigé. Il a permis de fixer l’ensemble des informations qui
étaient communiquées. Aussi, il mettait en évidence les informations transmises et celles qui
manquaient. Voici comment les rapports se présentaient :
77
Les documents transmis ont été collectés et permettent de justifier une partie des données
introduites dans la base de données.
7.3.2.2. Suivis
Le suivi des rencontres et de la récolte des informations a été réalisé grâce à plusieurs outils.
L’état d’avancement des contacts établis a d’abord été indiqué dans un tableau reprenant
également les coordonnées des différents fabricants.
Nom Type Adresse Numéro Mail Représentant Suivi
Carodec Four. Chaussée de Wavre 1801, 1160 B 02/672.22.90 [email protected] Marc Francotte rdv 16/10
Mpro Four. Avenue du port 67, 1000 BXL 02/412.31.00 [email protected]
0476/200.440 [email protected] Mr. Knapen à ctct fin
Puis, après la deuxième phase de récolte des informations, les tableaux complétés ont été placés
dans un autre dossier ‘Fini’. L’avancement des recherches était facilement observable.
La démarche a permis d’obtenir progressivement les informations nécessaires pour remplir la base
de données.
8. Base de données
En appliquant la méthode détaillée précédemment, la base de données a progressivement été
constituée. Elle est organisée sous forme de plusieurs tableaux Excel regroupant la majorité des
matériaux isolants présents sur le marché belge en fonction de leur utilisation (façade, toiture, dalle
de sol ou plafond de parking). Ils sont comparés entre eux grâce aux différents critères sélectionnés
et définis précédemment.
8.1. Mode d’emploi
C’est à travers l’explication de la conception de la base de données que les hypothèses choisies ont
été présentées. Les points qui suivent définissent le fonctionnement de l’outil (présentation,
ergonomie, couleur,…).
78
8.1.1. Les matériaux
Les trois types de matériaux étudiés sont présentés de façon bien distincte dans la base de données
comme indiqué ci-dessous.
Synthétiques
Minéraux
Naturels
Une couleur est assimilée à chacun des types de matériaux.
Les matériaux spécifiques des fabricants sont comparés aux matériaux génériques suivant la logique
illustrée ci-dessous.
Polystyrène extrudé (XPS) 0.035 35 0.402777778 14.09722222
Knauf - Polyfoam C-350 LJ 0.034 33 0.3 0.402777778 13.29166667
Les données des critères des matériaux génériques sont en gras et les données des critères des
matériaux spécifiques non.
Les valeurs théoriques des différents critères ont été tirées des annexes 2 et 4 du travail de S.
Trachte [24] respectivement « Performance hygrothermique des matériaux de construction » et
« Performance environnementale des matériaux de construction ». Elles se retrouvent en annexe 8.
8.1.2. Les onglets
Le premier onglet présent dans le fichier Excel est l’onglet ‘Mode d’emploi’. Il permet à quiconque,
qui cherche à employer la base de données, de comprendre la logique dans laquelle elle a été
conçue.
Figure 39 : Onglet ‘Mode d’emploi’
Il reprend une partie des commentaires présentés dans les points précédents : les matériaux et les
critères. Les sources des données sont également renseignées. Des commentaires sur la pertinence
de certaines données sont aussi faits.
Le mode d’utilisation de la base de données est détaillé. Le code couleur utilisé est développé dans
le point qui suit.
Quatre onglets ont été créés : façade, toiture, dalle de sol- plancher et plafond de parking. Ils
correspondent aux différentes applications sur base desquelles les isolants ont été sélectionnés.
79
Il suffit de sélectionner l’onglet de l’application voulue et l’ensemble des isolants correspondant
apparait.
Figure 40 : Présentation des onglets de la base de données
À la suite de ces cinq premiers onglets, le système d’appréciation pour les critères ‘Potentiel de
recyclage’ et ‘Ressources naturelles’ est présenté. Il offre la possibilité à l’utilisateur de comprendre
la méthode de cotation utilisée.
Figure 41 : Onglets ‘Ressources naturelles’ et ‘Potentiel recyclage’
8.1.3. Code couleur
Un code couleur a été mis en place dans la base de données pour faire ressortir des informations
importantes qui ne figuraient pas de façon directe dans le tableau. Trois codes ont été appliqués :
un général, un second propre aux critères ‘Energies grises’ et ‘Gaz à effet de serre’ et, un dernier
pour les prix. Il peut être utile de se référer à la base de données (annexe 9) pour mieux le visualiser.
Général
Information manquante
Valeur théorique
Information non transmise
Le code couleur général s’applique à l’ensemble de la base de données et permet de mettre en
évidence plusieurs choses.
D’abord, le jaune permet de connaître les valeurs pour lesquelles il manque des informations. Au
niveau des critères physiques, il s’agit de valeurs qui ne se retrouvaient pas dans les documents
transmis par les fabricants et/ou qui n’étaient pas renseignées dans les différentes fiches présentes
sur internet. Au niveau environnemental, un manque de réponse dans l’analyse multicritères
empêchait d’obtenir un résultat comparable. Au niveau des prix, ce sont des valeurs qui n’ont pas
été transmises ou qui demandent une estimation plus précise par le fabricant.
Dans les critères physiques, les valeurs orangées indiquent que l’information est manquante. La
valeur théorique a été inscrite. Les valeurs théoriques sont toujours calculées de façon à être du côté
de la sécurité. Elles peuvent donc servir de base au choix d’un matériau.
Le rouge permet principalement de mettre en évidence les informations qui n’ont pas été transmises
au niveau des critères environnementaux. Pour les critères ‘Énergie grise’ et ‘Gaz à effet de serre’, il
était important dans l’étude de souligner l’effort de certains fabricants à donner ces valeurs. Elles
montrent la dynamique dans laquelle ils se trouvent réellement. Pour les critères qualitatifs :
80
‘Potentiel de recyclage’ et ‘Ressources naturelles’, le rouge indique que les fabricants n’ont tout
simplement pas répondu aux questions posées.
‘Énergie grise’ et ‘Gaz à effet de serre’
Peu de fabricants ont respecté les exigences demandées pour répondre aux critères ‘gaz à effet de
serre’ et ‘énergie grise’. Un code de couleur a permis de distinguer les réponses obtenues.
EPD : fabrication + élimination
EPD : fabrication ou élimination - Norme EN 15 101 - ACV - IBU
Il indique également si les valeurs obtenues ont été calculées de façon équivalente aux valeurs
théoriques, celles qui proviennent du travail de S. Trachte [24], c’est-à-dire en tenant compte des
phases de fabrication et d’élimination sur la DVT. Le bleu clair indique que les valeurs ont été
calculées sur une autre base.
La difficulté d’obtenir les données pour ces critères a été remarquée. Elle est illustrée par le code
couleur établi. Pour prendre en compte ce critère dans le choix d’un matériau, il faudrait tenir
compte des valeurs théoriques, dans la plupart des cas, sauf pour ceux qui sont colorés en bleu
foncé.
Prix
Prix catalogue
Prix distributeur
Prix communiqué par mail
Les prix ont été récoltés de trois façons différentes : via catalogue, via réseau de distribution ou via
mail. Le code couleur établi renseigne l’utilisateur la provenance de ces données et indirectement
leur pertinence.
Un commentaire attaché à la case ‘prix’ permet de connaître le détail de la provenance de
l’information. La période d’application est également indiquée.
8.2. Justificatif
Les données qui se retrouvent dans l’outil ont été regroupées dans des dossiers qui permettent de
justifier les valeurs. Dans le cas de l’utilisation de l’outil par quiconque, il est nécessaire de permettre
la justification des valeurs avancées.
La majorité des informations a été regroupée dans des dossiers propres aux fabricants. Les fiches
techniques, les fiches de déclaration environnementale et/ou autres éléments normatifs certifiés ont
81
été récoltées. Ils proviennent principalement des documents que les fabricants partagent sur leur
site internet. Certaines ont été directement transmises par les fabricants.
Les tableaux réponses d’analyses multicritères pour le ‘Potentiel de recyclage’ et les ‘Ressources
naturelles’ ont été rassemblés dans un autre dossier. Ils permettent de vérifier les réponses
obtenues en fonction des différents fabricants. La cotation globale est aussi renseignée.
Pour les valeurs provenant des systèmes de classification GreenGuide et NIBE, les fiches justificatives
ont aussi été collectées et placées dans un dossier prévu à cet effet.
Dans un souci d’économie de papier, l’auteur n’a pas voulu introduire les différents documents dans
les annexes. Ils seront transmis aux lecteurs qui le désirent sous forme informatique.
8.3. Base de données
Vous trouverez les différentes feuilles Excel dont le contenu a été détaillé précédemment dans
l’annexe 9.
L’auteur a attaché une importance particulière à traduire en anglais et en néerlandais l’ensemble de
la base de données c’est-à-dire les intitulés des différents onglets, colonnes et systèmes
d’appréciations pour les critères ‘Potentiel de recyclage’ et ‘Énergie grise’. L’outil peut alors être
utilisé par les différents collaborateurs de BESIX qu’ils soient anglophones, néerlandophones ou
francophones.
8.3.1. Remarques
Au fur et à mesure de l’avancement du travail, l’auteur s’est rendu compte que certains choix et
hypothèses sur lesquels il s’était basé n’étaient pas toujours parfaitement appropriés.
La difficulté du traitement des informations est également apparue progressivement lors de
l’élaboration de la base de données.
Les commentaires ci-dessous permettent de comprendre les limites auxquelles l’auteur a été
confronté.
Les valeurs de masse volumique ne sont pas certifiées par un organisme agréé. Elles peuvent
varier d’environ 5 % par rapport à celles annoncées. Les critères calculés à partir de cette
donnée présentent donc un certain degré d’incertitude.
Le facteur de rétention d’eau est une caractéristique qui est peu développée par les
fabricants d’isolants. Bien que peu d’information n’ait été transmise pour ce critère, il est
important de comprendre que cette information est très utile pour déterminer le
82
comportement hygrométrique des parois. Le peu d’information transmise empêche une
analyse des matériaux à ce niveau.
Les valeurs de durée de vie ont été difficiles à obtenir. Cette donnée provient principalement
de la valeur de référence prise pour réaliser l’analyse du cycle de vie des matériaux. Dans
beaucoup de cas, elle a été prise égale à la valeur théorique provenant du travail de S.
Trachte. [24]
Dans les critères environnementaux, les classements GreenGuide et NIBE sont déterminés
uniquement pour les matériaux génériques. Il n’est alors pas possible de faire une distinction
entre les différents fabricants d’un même type de matériau.
L’exploitation des valeurs obtenues pour l’analyse environnementale quantitative est
difficilement réalisable. En effet, les données proviennent des résultats d’analyses de cycle
de vie. Elles sont basées sur des scénarios qui intègrent entre autres l’épaisseur de l’isolant.
Ils varient de fabricant en fabricant et d’un pays à l’autre car il dépend de facteurs tels que la
distribution énergétique.
Dans les années à venir, il sera possible d’uniformiser les résultats obtenus, car des normes
apparaissent progressivement pour réglementer la conception des EPD.
La fiabilité des données recueillies pour l’analyse environnementale qualitative est
discutable. En effet, les réponses aux critères ont été recueillies directement auprès du
fabricant. La vérification de leur réponse n’a pas été possible. Cette étude manque d’un
caractère scientifique.
Par exemple, beaucoup de fabricants déclaraient un taux de recyclabilité élevé. Dans la
réalité, très peu de filières existent ou sont réellement en fonction. Aussi, il est souvent
difficile pour les entrepreneurs de prendre le temps de faire les démarches pour le recyclage
des matériaux.
D’autres critères pourraient être analysés : santé, facilité de mise en œuvre, environnement
(pollution des eaux, corps volatils,… ).
83
9. Exploitation des données
L’objectif de ce travail est non seulement de créer une base de données rassemblant une majorité
de matériaux isolants présents sur le marché belge, mais également d’aider l’utilisateur dans le choix
du bon matériau à utiliser.
De nombreux travaux de références et ouvrages ont déjà traité du choix des matériaux isolants en
fonction de leur impact sur l’environnement. La difficulté de traiter les résultats de la base de
données pour les critères environnementaux ne permet pas une comparaison fiable des matériaux à
ce niveau.
Seul l’aspect financier apporte un supplément d’information aux travaux existants et présente un
réel intérêt à être analysé plus en profondeur. Il correspond, de plus, à un critère principal à prendre
en compte dans un processus de décision. Les points qui suivent apportent une réponse concrète
aux choix économiques de ces matériaux.
9.1. Comparaison des matériaux : prix/performance
Objectifs
Le but recherché est de fournir un ensemble de tableaux et graphes de comparaison permettant à
quiconque de faire un choix d’isolants en tenant compte de l’aspect financier.
Deux objectifs sont visés :
- Pour un type de matériaux, déterminer quel isolant est le plus économique ;
- Pour une application donnée, déterminer quel isolant est le plus économique ;
Démarche
Avant de vous présenter les résultats obtenus par l’exploitation des données, il est important de
comprendre les démarches qui ont été réalisées.
Les informations des colonnes ‘Épaisseur’, ‘Prix (€/m², €/m², €/kg)’ et ‘Épaisseur pour U =’ de la base
de données ont été exportées dans une feuille Excel spécifique à l’exploitation des valeurs.
Il est important de rappeler que les prix initiaux introduits dans la base de données sont déterminés
à partir des plus petites épaisseurs des matériaux. Dans certains cas, un intervalle de valeurs est
renseigné.
Dans un premier temps, il a donc fallu déterminer les prix proportionnellement aux épaisseurs
correspondantes à la conductivité thermique (U) imposée par l’utilisateur.
Ensuite, tous les prix ont été exprimés en €/m² pour permettre une comparaison. Les valeurs des
critères ‘Masse volumique’ et ‘Épaisseur’ ont été nécessaires pour modifier les prix exprimés en €/
84
kg ou en €/ m³. Le résultat est influencé par des paramètres supplémentaires. Lorsque la masse
volumique est comprise dans un intervalle, la valeur la plus élevée a été prise.
Finalement les tableaux et graphes de comparaison ont été réalisés.
Présentation des résultats
Pour chaque type de parois, les tableaux de comparaison et les graphes correspondants sont
présentés dans les points qui suivent.
Ils sont assez explicites, mais nécessitent néanmoins certains commentaires. Les résultats obtenus
pour les isolants de façades sont détaillés. Certains commentaires sont applicables aux autres
résultats, car la logique de réflexion est la même. Le point qui suit les résultats synthétise les
commentaires.
Les épaisseurs à mettre en œuvre, les prix et leur dénomination sont renseignés dans les graphes.
Leur présentation a également été soignée pour faciliter la lecture des résultats.
Deux types de graphes ont été réalisés :
1/ Comparaison des matériaux par type
Pour chaque type d’isolant, les matériaux sont comparés entre eux.
Si l’utilisation d’un matériau est imposée pour une application spécifique, l’utilisateur pourra
déterminer celui qui sera le plus économique et ce grâce aux graphes réalisés.
Le manque d’information n’a pas rendu possible la comparaison de tous les types de matériaux.
Pour certains, l’information était donnée uniquement pour un matériau. Seul le tableau de prix est
alors exposé.
2/ Comparaison générale
Ces graphes sont réalisés pour chaque paroi et comparent les différents types de matériaux entre
eux. Les matériaux intervenant dans cette comparaison sont ceux dont le prix est le moins élevé.
Dans le cas où l’information sur le prix est donnée pour un seul matériau, celui-ci intervient dans la
comparaison générale.
Dans les tableaux ci-dessous, les matériaux intervenant dans le graphe de comparaison générale
sont sélectionnés en jaune.
Cette comparaison permet à l’utilisateur de déterminer quel matériau est le plus économique en
fonction de l’application.
85
9.1.1. Façade
Comparaison des matériaux
Il ressort d’emblée que certains matériaux synthétiques sont plus économiques que d’autres. En effet, une majorité des prix se situe dans un intervalle compris entre 50 et 70 €/m². Pour les autres, les prix dépassent 100 €/m².
- La différence de prix des matériaux Recticel est due à la différence des valeurs de conductivité thermique, λ, et au revêtement des faces des matériaux (papier kraft et feuilles métalliques ou voile de verre bitumé).
- L’importante différence de prix pour les matériaux Kingspan s’explique par la différence des feuilles en aluminium de couverture des faces des isolants (certains plus complexes que d’autres).
- Le prix du polystyrène expansé (Thermofloc) est influencé par l’épaisseur initialement choisie (400 €/m³ pour 0.03 m). L’épaisseur n’était pas renseignée par la fabricant. Elle a donc été déterminée arbitrairement par l’auteur.
Au niveau des matériaux minéraux, une cohérence des prix est observable :
- Le verre cellulaire et le béton cellulaire sont deux matériaux dont la méthode de fabrication est différente de celle des laines minérales. Les prix sont plus élevés.
- La différence de prix entre les laines minérales s’explique par la différence de densité et la valeur de conductivité thermique, λ, du matériau. Les matériaux dont les prix sont plus élevés sont ceux dont la densité est plus
importante et/ou la valeur λ est la plus faible.
[m] [m] [m] [m] [m]
0.28 Thermofloc - TFPearls (billes) 113 € 0.28 Knauf - Polyfoam C-350 LJ 52 € 0.19 Recticel - Eurowall 58 € 0.18 Kingspan - Kooltherm K5 0 € 0.19 Kingspan - Therma TW50 68 €
0.28 Isocell - Granublow 033 0 € 0.28 Knauf - Polyfoam C-350 TG 52 € 0.19 Recticel - Eurothane G 71 € 0.18 Kingspan - Kooltherm K8 71 € 0.20 Recticel - Powerwall 0 €
0.29 Isocell - Granublow 035 0 € 0.23 Recticel - Eurothane Bi-3 69 € 0.18 Kingspan - Kooltherm K15 132 €
Prix/m² à performance égale (U = 12 W/m²/K)Polystyrène expansé Polystyrène extrudé (XPS) Polyuréthane Mousse phénolique - panneau Polyisocyanurate (PIR)
113.33 €
0.00 € 0.00 €
Thermofloc -TFPearls (billes)
Isocell -Granublow 033
Isocell -Granublow 035
[m] 0.28 0.28 0.29
Prix/m² à performance égale - Polystyrène expansé
52.02 € 52.02 €
Knauf - Polyfoam C-350LJ
Knauf - Polyfoam C-350TG
[m] 0.28 0.28
Prix/m² à performance égale - Polystyrène extrudé
57.76 €
71.47 € 68.78 €
Recticel - Eurowall Recticel -Eurothane G
Recticel -Eurothane Bi-3
[m] 0.19 0.19 0.23
Prix/m² à performance égale - Polyuréthane
0.00 €
71.30 €
131.54 €
Kingspan -Kooltherm K5
Kingspan -Kooltherm K8
Kingspan -Kooltherm K15
[m] 0.18 0.18 0.18
Prix/m² à performance égale - Mousse phénolique
67.85 €
0.00 €
Kingspan -Therma TW50
Recticel -Powerwall
[m] 0.19 0.20
Prix/m² à performance égale -
Polyisocyanurate
[m] [m] [m] [m]
0.29 Knauf - Cavityslab 25 € 0.25 Isover - Multimax 30 59 € 0.34 Foamglas - Wall Board - T4+ 145 € 0.38 Ytong - Multipor 75 €
0.29 Knauf - Ventilated facade 31 € 0.27 Isover - Mupan 47 € 0.32 Foamglas - Wall Board - W+F 112 €
0.30 Rockwool - Rockfit 431 BP 33 € 0.29 Isover - Easypan 32 € 0.34 Foamglas - Ready Block - T4+ 145 €
0.28 Rockwool - Rockfit 434 HP 65 € 0.27 Knauf - Cavitec 032 48 € 0.34 Foamglas - Ready Board - T4+ 145 €
0.29 Rockwool - Rockfit 434 Duo 60 € 0.28 Knauf - TP430KD 28 €
0.33 Knauf - TM415 30 €
0.27 Knauf - Naturoll 032 27 €
Laine de roche Laine de verre Verre cellulaire - panneau Béton cellulaire
25.14 €30.80 € 33.15 €
64.77 €59.68 €
Knauf -Cavityslab
Knauf -Ventilated
facade
Rockwool -Rockfit 431
BP
Rockwool -Rockfit 434
HP
Rockwool -Rockfit 434
Duo
[m] 0.29 0.29 0.30 0.28 0.29
Prix/m² à performance égale - Laine de roche
59.44 €46.88 €
32.43 €
48.43 €
28.40 € 29.53 € 27.20 €
Iso
ver
- M
ult
imax
30
Iso
ver
- M
up
an
Iso
ver
- E
asyp
an
Kn
auf
- C
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ec 0
32
Kn
auf
- TP
430
KD
Kn
auf
- TM
41
5
Kn
auf
- N
atu
roll
032
[m] 0.25 0.27 0.29 0.27 0.28 0.33 0.27
Prix/m² à performance égale - Laine de verre
145.38 €
112.34 €
145.38 € 145.38 €
Foamglas - WallBoard - T4+
Foamglas - WallBoard - W+F
Foamglas -Ready Block -
T4+
Foamglas -Ready Board -
T4+
[m] 0.34 0.32 0.34 0.34
Prix/m² à performance égale - Verre cellulaire
75.00 €
Ytong - Multipor
[m] 0.38
Prix/m² à performance égale - Béton cellulaire
86
Pour les matériaux naturels, il y a aussi lieu de faire certains commentaires :
- La différence de la valeur λ des matériaux en fibre de bois explique la différence de prix.
- La densité du matériau a une influence sur le prix des panneaux de fibre de bois (Steico). La résistance à la compression est d’autant plus grande que le matériau est dense. Plus il est dense, plus il y a de matières premières. Le
prix est alors plus élevé.
[m] [m] [m] [m]
0.32 Steico - Steicozell 17 € 0.32 Steico - Steicoflex 32 € 0.33 CAVAC - Biofib'Ouate 56 € 0.32 Isoproc - i3 25 €
0.33 Isocell - Woody Cell 11 € 0.33 Steico - Steicotherm 72 € 0.33 Thermofloc 24 €
0.33 CAVAC - Jetfib'Ouate 0 €
0.33 Isocell - Isolant cellulosique 22 €
Cellulose - en vracFibres de bois - Vrac Fibres de bois - panneau Cellulose - matelas
17.39 €
11.10 €
Steico - Steicozell Isocell - Woody Cell
[m] 0.32 0.33
Prix/m² à performance égale - Fibre de bois (vrac)
31.67 €
71.50 €
Steico - Steicoflex Steico - Steicotherm
[m] 0.32 0.33
Prix/m² à performance égale - Fibres de bois (panneau)
55.56 €
CAVAC - Biofib'Ouate
[m] 0.33
Prix/m² à performance égale - Cellulose (matelas)
25.33 € 24.38 €
0.00 €
22.39 €
Isoproc - i3 Thermofloc CAVAC -Jetfib'Ouate
Isocell - Isolantcellulosique
[m] 0.32 0.33 0.33 0.33
Prix/m² à performance égale - Cellulose (vrac)
[m] [m] [m]
0.33 Isocor 175 € 0.33 CAVAC - Biofib'chanvre 50 € 0.34 CAVAC - Biofib'Duo 57 €
0.34 CAVAC - Biofib'Duo 57 €
0.33 CAVAC - Biofib'Ouate 56 €
Panneaux de liège Fibres de chanvre - matelas Fibres de lin - matelas
50.00 €
56.94 €55.56 €
CAVAC -Biofib'chanvre
CAVAC -Biofib'Duo
CAVAC -Biofib'Ouate
[m] 0.33 0.34 0.33
Prix/m² à performance égale - Fibres de chanvre
175.33 €
Isocor
[m] 0.33
Prix/m² à performance égale - Panneaux de liège
56.94 €
CAVAC - Biofib'Duo
[m] 0.34
Prix/m² à performance égale - Fibres de lin
87
Comparaison générale
Seuls les matériaux dont le prix est le moins élevé (sélectionnés en jaune dans les tableaux précédents) interviennent dans la comparaison générale. La liste ci-dessous récapitule les matériaux sélectionnés.
- Les matériaux en vrac sont moins chers que ceux en panneaux.
- Les panneaux de liège sont les isolants naturels les plus chers. L’écorce de chêne-liège sert de matière première. Les quantités sont limitées et les prix sont donc élevés.
En comparant les matériaux les moins chers des différents types, trois catégories de prix peuvent être dressées :
- Prix entre 10 et 30 €/m² : Il s’agit soit de matériaux naturels en vrac, soit de laines minérales non revêtues.
- Prix entre 30 et 70 €/m² : Intervalle de prix moyens. Ils évoluent en fonction du revêtement des matériaux, de leur densité, de leur valeur λ .
- Prix au-delà de 70 €/m² : Certains matériaux sont plus chers (Thermofloc – Foamglas – Isocor - KoolthermK8 et Ytong) :
o Mode de fabrication différent (temps plus important, matières premières plus cher, revêtement,…) ;
o Influence de l’épaisseur de référence initiale.
[m]
0.28 Thermofloc - TFPearls (billes) 113 €
Polystyrène extrudé (XPS)
0.28 Knauf - Polyfoam C-350 LJ 52
Polyuréthane
0.19 Recticel - Eurowall 58
Mousse phénolique - panneau
0.18 Kingspan - Kooltherm K8 71
Polyisocyanurate (PIR)
0.19 Kingspan - Therma TW50 68
Laine de roche
0.29 Knauf - Cavityslab 25
Laine de verre
0.27 Knauf - Naturoll 032 27 €
Verre cellulaire - panneau
0.32 Foamglas - Wall Board - W+F 112
Béton cellulaire
0.38 Ytong - Multipor 75
Fibres de bois - Vrac
0.33 Isocell - Woody Cell 11
Fibres de bois - panneau
0.32 Steico - Steicoflex 32
Cellulose - matelas
0.33 CAVAC - Biofib'Ouate 56
Cellulose - en vrac
0.33 Isocell - Isolant cellulosique 22 €
Panneaux de liège
0.33 Isocor 175
Fibres de chanvre - matelas
0.33 CAVAC - Biofib'chanvre 50
Fibres de lin - matelas
0.34 CAVAC - Biofib'Duo 57
Prix/m² à performance égale (U = 12 W/m²/K)
113.33 €
52.02 € 57.76 €
71.30 € 67.85 €
25.14 € 27.20 €
112.34 €
75.00 €
11.10 €
31.67 €
55.56 €
22.39 €
175.33 €
50.00 € 56.94 €
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
The
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C -
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'ch
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CA
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C -
Bio
fib
'Du
o
[m] 0.28 0.28 0.19 0.18 0.19 0.29 0.27 0.32 0.38 0.33 0.32 0.33 0.33 0.33 0.33 0.34
Comparaison générale - Prix/m² à performance égale (U = 0.12 W/m²K)
88
9.1.2. Toiture
Pour ne pas répéter les commentaires identiques à ceux effectués précédemment, seuls ceux qui apportent des informations supplémentaires sont donnés.
Comparaison des matériaux
- Pour les polyisocyanurates, les prix des matériaux de bases se situent environs entre 70 et 100 €/m². Deux matériaux affichent des prix plus élevés (Therma TT 40 et Selthan Alu). Ils sont utilisées pour des applications
particulières qui permettent de justifier cette différence de prix.
o Therma TT 40 peut être à épaisseur variable pour créer une pente.
o Selthan Alu est adapté aux entrepôts, étables et bâtiments agricoles (la couverture de l’isolant est différente).
[m] [m] [m] [m]
0.28 Knauf - Polyfoam C-350 LJ 52 € 0.23 Recticel - Eurothane Bi-3 - T. plate 69 € 0.18 Kingspan - Kooltherm K7 - T. inclinée 82 € 0.19 Kingspan - Therma TP 10 - T. inclinée 68 €
0.28 Knauf - Polyfoam C-350 TG 52 € 0.19 Recticel - Eurothane G - T. Inclinée 71 € 0.23 Kingspan - Therma TR 20 - T. plate 104 €
0.19 Recticel - Eurowall - T. Inclinée 58 € 0.23 Kingspan - Therma TT 40 - T. plate 142 €
0.24 kingspan - Selthan Alu 138 €
0.20 Recticel - Powerdeck - T. plate ou incl. 73 €
0.20 Recticel - Powerroof - T. incl. 73 €
0.20 Recticel - Powerline 0 €
Prix/m² à performance égale (U = 12 W/m²/K)Polyisocyanurate (PIR)Mousse phénolique - panneauPolyuréthanePolystyrène extrudé (XPS)
52.02 € 52.02 €
Knauf - Polyfoam C-350LJ
Knauf - Polyfoam C-350TG
[m] 0.28 0.28
Prix/m² à performance égale - Polystyrène extrudé
68.78 € 71.47 €
57.76 €
Recticel -Eurothane Bi-3 -
T. plate
Recticel -Eurothane G - T.
Inclinée
Recticel -Eurowall - T.
Inclinée
[m] 0.23 0.19 0.19
Prix/m² à performance égale - Polyuréthane
82.27 €
Kingspan - Kooltherm K7 - T. inclinée
[m] 0.18
Prix/m² à performance égale - Mousse phénolique
68.28 €
103.88 €
142.13 € 138.23 €
72.60 € 73.33 €
0.00 €
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[m] 0.19 0.23 0.23 0.24 0.20 0.20 0.20
Prix/m² à performance égale - Polyisocyanurate
89
- Pour les laines minérales, l’explication des faibles variations des prix est identique à celle donnée précédemment. Certains matériaux (Fastfixx – Taurox – Rhinoxx) utilisent des technologies plus avancées qui justifient les plus
grandes écarts de prix.
o Fastfixx est conçu pour permettre un parachèvement total rapide (protection incendie, isolation acoustique et thermique, pare-vapeur intégré et couche de finition).
o Tauroxx et Rhinoxx utilisent la technologie appelée « Dual Density » : couche supérieure extra dure.
- La différence de la résistance à la compression des matériaux Foamglas explique la différence de prix. Le matériau Tapered F a la plus grande valeur de résistance, il est le plus cher.
[m] [m] [m]
0.33 Rockwool - Rockflex 214 - T. incl. 21 € 0.29 Isover - Isoconfort 35 25 € 0.34 Foamglas - T4+ 135 €
0.30 Rockwool - Delta 212 - T. incl. 26 € 0.27 Isover - Isoconfort 32 29 € 0.34 Foamglas - Tapered - T4+ 163 €
0.33 Rockwool - Matelas à languettes 118 - T. incl. 32 € 0.27 Isover - Comfortpanel 32 29 € 0.42 Foamglas - Tapered - F 245 €
0.28 Rockwool - Fastfixx - T. incl. 118 € 0.33 Isover - Rollisol plus 25 € 0.38 Foamglas - Tapered - S3 188 €
0.33 Rockwool - Taurox NP - T. plate 66 € 0.29 Knauf - Multifit 035 21 €
0.33 Rockwool - Rhinoxx - T. plate 72 € 0.27 Knauf - TP138 30 €
0.31 Rockwool - Batiment 201 Vario 35 € 0.33 Knauf - TR312 - T. incl. 25 €
0.33 Knauf - TI312 - Sol grenier 19 €
0.29 Knauf - Classic 035 17 €
Laine de roche Laine de verre Verre cellulaire - panneau
21.11 € 25.65 € 31.94 €
118.10 €
66.00 € 72.06 €
35.23 €
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[m] 0.33 0.30 0.33 0.28 0.33 0.33 0.31
Prix/m² à performance égale - Laine de roche
24.65 €29.38 € 29.38 €
24.67 €21.24 €
29.78 €25.06 €
18.69 € 17.18 €
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[m] 0.29 0.27 0.27 0.33 0.29 0.27 0.33 0.33 0.29
Prix/m² à performance égale - Laine de verre
134.79 €163.32 €
244.58 €
187.50 €
Foamglas -T4+
Foamglas -Tapered - T4+
Foamglas -Tapered - F
Foamglas -Tapered - S3
[m] 0.34 0.34 0.42 0.38
Prix/m² à performance égale - Verre cellulaire
[m] [m] [m] [m]
0.32 Steico - Steicozell 17 € 0.32 Steico - Steicoflex 32 € 0.33 CAVAC - Biofib'Ouate 56 € 0.32 Isoproc - i3 25 €
0.33 Isocell - Woody Cell 17 € 0.33 Steico - Steicotherm 68 € 0.33 Thermofloc 24 €
0.35 Steico - Steicoroof - T.plate 0 € 0.33 CAVAC - Jetfib'Ouate 0 €
0.34 Steico - Steicotop 0 € 0.33 Isocell - Isolant cellulosique 22 €
Fibres de bois - Vrac Fibres de bois - panneau Cellulose - matelas Cellulose - en vrac
17.39 €
16.82 €
Steico - Steicozell Isocell - Woody Cell
[m] 0.32 0.33
Prix/m² à performance égale - Fibre de bois (vrac)
31.67 €
68.25 €
0.00 € 0.00 €
Steico -Steicoflex
Steico -Steicotherm
Steico -Steicoroof -
T.plate
Steico -Steicotop
[m] 0.32 0.33 0.35 0.34
Prix/m² à performance égale - Fibres de bois (panneau)
55.56 €
CAVAC - Biofib'Ouate
[m] 0.33
Prix/m² à performance égale - Cellulose (matelas)
25.33 € 24.38 €
0.00 €
22.39 €
Isoproc - i3 Thermofloc CAVAC -Jetfib'Ouate
Isocell - Isolantcellulosique
[m] 0.32 0.33 0.33 0.33
Prix/m² à performance égale - Cellulose (vrac)
90
[m] [m] [m] [m]
0.33 Le Relais - MT+ 47 € 0.33 Isocor - T. plate 175 € 0.33 CAVAC - Biofib'chanvre 50 € 0.34 CAVAC - Biofib'Duo 57 €
0.33 Le Relais - M+ 52 € 0.34 CAVAC - Biofib'Duo 57 €
0.33 CAVAC - Biofib'Ouate 56 €
Metisse Panneaux de liège Fibres de chanvre - matelas Fibres de lin - matelas
46.80 €
52.00 €
Le Relais - MT+ Le Relais - M+
[m] 0.33 0.33
Prix/m² à performance égale - Métisse
50.00 €
56.94 €55.56 €
CAVAC -Biofib'chanvre
CAVAC - Biofib'Duo CAVAC -Biofib'Ouate
[m] 0.33 0.34 0.33
Prix/m² à performance égale - Fibres de chanvre
175.33 €
Isocor - T. plate
[m] 0.33
Prix/m² à performance égale - Panneaux de liège
56.94 €
CAVAC - Biofib'Duo
[m] 0.34
Prix/m² à performance égale - Fibres de lin
91
Comparaison générale
Les résultats de la comparaison générale sont similaires aux résultats obtenus pour les isolants de façades.
Polystyrène extrudé (XPS)[m]
0.28 Knauf - Polyfoam C-350 LJ 52 €
Polyuréthane
0.19 Recticel - Eurowall - T. Inclinée 58 €
Mousse phénolique - panneau
0.18 Kingspan - Kooltherm K7 - T. inclinée 82 €
Polyisocyanurate (PIR)
0.19 Kingspan - Therma TP 10 - T. inclinée 68 €
Laine de roche0.33 Rockwool - Rockflex 214 - T. incl. 21 €
Laine de verre
0.29 Knauf - Classic 035 17 €
Verre cellulaire - panneau
0.34 Foamglas - T4+ 135 €
Fibres de bois - Vrac
0.33 Isocell - Woody Cell 17 €
Fibres de bois - panneau
0.32 Steico - Steicoflex 32 €
Cellulose - matelas
0.33 CAVAC - Biofib'Ouate 56 €
Cellulose - en vrac
0.33 Isocell - Isolant cellulosique 22 €
Metisse
0.33 Le Relais - MT+ 47 €
Panneaux de liège
0.33 Isocor - T. plate 175 €
Fibres de chanvre - matelas
0.33 CAVAC - Biofib'chanvre 50 €
Fibres de lin - matelas
0.34 CAVAC - Biofib'Duo 28 €
Prix/m² à performance égale (U = 12 W/m²/K)
52.02 € 57.76 €
82.27 €
68.28 €
21.11 € 17.18 €
134.79 €
16.82 €
31.67 €
55.56 €
22.39 €
46.80 €
175.33 €
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[m] 0.28 0.19 0.18 0.19 0.33 0.29 0.34 0.33 0.32 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33 0.34
Comparaison générale - Prix/m² à performance égale ( U = 0.12 W/m²K)
92
9.1.3. Dalle de sols – plancher
Comparaison des matériaux
Les prix des isolants utilisés pour les dalles de sol ont été surlignés en jaune tandis que ceux pour les planchers en orange. Le peu d’information n’a pas rendu possible la comparaison pour tous les types de matériaux.
- La différence de prix pour les matériaux Rockwool s’explique par leur application différente.
o Batiment 201 Vario : adapté pour isolant entre plancher.
o Sols flottants 504 : Adapté aux sols flottants. Il a une très grande rigidité et une densité importante.
[m] [m] [m] [m]
0.28 Knauf - Polyfoam C350 SE 52 € 0.19 Recticel - Eurofloor 67 € 0.18 Kingspan - Koolterm K3 84 € 0.19 Kingspan - Therma TP13 42 €
0.19 Kingspan - Therma TF70 42 €
Prix/m² à performance égale (U = 12 W/m²/K)Polystyrène extrudé (XPS) Polyuréthane Mousse phénolique - panneau Polyisocyanurate (PIR)
42.17 €
41.78 €
Kingspan - ThermaTP13
Kingspan - ThermaTF70
[m] 0.19 0.19
Prix/m² à performance égale - Polyisocyanurate
[m] [m] [m]
0.31 Rockwool - Batiment 201 Vario 14 € 0.34 Foamglas - Floor Board - T4+ 145 € 0.87 Argex - AR8/16 - 340 61 €
0.33 Rockwool - Sols flottants 504 34 € 0.38 Foamglas - Floor Board - S3 168 €
0.42 Foamglas - Floor Board - F 223 €
0.34 Foamglas - Ready Board - T4+ 145 €
Laine de roche Verre cellulaire - panneau Argile expansée
14.09 €
33.93 €
Rockwool - Batiment201 Vario
Rockwool - Solsflottants 504
[m] 0.31 0.33
Prix/m² à performance égale - Laine de roche
145.38 €168.00 €
223.13 €
145.38 €
Foamglas -Floor Board -
T4+
Foamglas -Floor Board -
S3
Foamglas -Floor Board - F
Foamglas -Ready Board -
T4+
[m] 0.34 0.38 0.42 0.34
Prix/m² à performance égale - Verre cellulaire
93
[m] [m] [m] [m]
0.32 Steico - Steicozell 17 € 0.33 Steico - Steicofloor 98 € 0.58 Thermofloc - Granulat 3 € 0.33 Isocor - Granules expansées 175 €
0.32 Steico - Steicoflex 32 €
0.33 Isocell - Woody Cell 11 €
Fibres de bois - Vrac Fibres de bois - panneau Cellulose - en vrac Liège - Panneau
17.39 €
31.67 €
11.10 €
Steico - Steicozell Steico - Steicoflex Isocell - WoodyCell
[m] 0.32 0.32 0.33
Prix/m² à performance égale - Fibre de bois (vrac)
94
Comparaison générale
52.02 € 66.60 €
84.33 €
41.78 € 33.93 €
145.38 €
168.00 €
223.13 €
145.38 €
60.67 €
0
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150
200
250
Knauf - PolyfoamC350 SE
Recticel -Eurofloor
Kingspan -Koolterm K3
Kingspan -Therma TF70
Rockwool - Solsflottants 504
Foamglas - FloorBoard - T4+
Foamglas - FloorBoard - S3
Foamglas - FloorBoard - F
Foamglas -Ready Board -
T4+
Argex - AR8/16 -340
[m] 0.28 0.19 0.18 0.19 0.33 0.34 0.38 0.42 0.34 0.87
Comparaison générale - Dalle de sol - Prix/m² à performance égale ( U = 0.12 W/m²K)
42.17 €
14.09 € 17.39 €
31.67 €
11.10 €
97.91 €
3.13 €
175.33 €
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200
Kingspan - ThermaTP13
Rockwool - Batiment201 Vario
Steico - Steicozell Steico - Steicoflex Isocell - Woody Cell Steico - Steicofloor Thermofloc -Granulat
Isocor - Granulesexpansées
[m] 0.19 0.31 0.32 0.32 0.33 0.33 0.58 0.33
Comparaison générale - Plancher - Prix/m² à performance égale ( U = 0.12 W/m²K)
95
9.1.4. Plafond parking
Le manque d’information pour les isolants de plafond de parking n’a pas permis de réaliser les graphes de comparaison par type de matériau. Seule la comparaison générale a été effectuée.
Comparaison générale
Polyuréthane (PUR)
[m]
0.19 Recticel - Eurofloor 67 €
Mousse phénolique - panneau
0.18 Kingspan - Koolterm K10 84 €
Laine de roche
0.31 Knauf - RS35 24 €
Laine de verre
0.27 Isover - Mupan 47 €
Verre cellulaire - panneau
0.34 Foamglas - Floor Board - T4+ 145 €
0.32 Foamglas - Floor Board - W+F 112 €
Béton cellulaire
0.38 Ytong - Multipor 75 €
Fibres de bois - panneau
0.32 Steico - Steicoflex 32 €
Panneaux de liège
0.33 Isocor 175 €
Prix/m² à performance égale (U = 12 W/m²/K)
66.60 €
84.33 €
23.82 €
46.88 €
145.38 €
112.34 €
75.00 €
31.67 €
175.33 €
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140
160
180
200
Recticel -Eurofloor
Kingspan -Koolterm K10
Knauf - RS35 Isover - Mupan Foamglas -Floor Board -
T4+
Foamglas -Floor Board -
W+F
Ytong -Multipor
Steico -Steicoflex
Isocor
[m] 0.19 0.18 0.31 0.27 0.34 0.32 0.38 0.32 0.33
Comparaison générale - Prix/m² à performance égale ( U = 0.12 W/m²K)
9.2. Remarques
L’exploitation des données sert de base pour une comparaison économique des matériaux isolants.
Les matériaux de chaque type ont d’abord été comparés entre eux et en fonction de leur
application. Ensuite, une comparaison générale a été effectuée. Elle reprenait les matériaux les
moins chers par application.
Une analyse des facteurs influençant le prix a permis de déterminer les causes de variation. Voici les
principales :
Le revêtement du matériau : couverture ou non, pare-vapeur ou non, types de matériaux.
La valeur du coefficient de conductivité thermique: plus elle est petite plus le matériau est
performant, plus le prix est élevé.
La densité : plus la densité est élevée, plus la quantité de matières premières et importante,
plus le prix est élevé.
La technologie utilisée : système complet (isolant, pare-vapeur, finition, …) ou non.
Pour les matériaux dont le prix était donné en €/m³ sans renseignement sur l’épaisseur,
l’auteur a imposé une certaine valeur. Elle influence le prix final.
L’analyse des résultats des comparaisons générales a permis de remarquer qu’une large gamme de
prix est disponible pour les isolants de chaque application. De manière générale, certains matériaux
(verre cellulaire, béton cellulaire ou panneaux de liège) ont des prix élevés par rapport aux autres.
Les matériaux en vrac sont moins chers que les matériaux en panneaux ou en rouleau.
L’analyse réalisée apporte un premier élément de réponse quant au choix économique d’un
matériau isolant, mais reste néanmoins incomplète. En effet, pour réaliser une étude économique
fiable, il y a lieu de considérer d’autres facteurs : main d’œuvre, transport, mode de fixation,
packaging, système d’étanchéité à l’air/vapeur… Avec le temps qui était imparti, les différents
facteurs intervenant dans une étude financière plus poussée n’ont pu être pris en compte. Ils sont
présentés point par point et l’impact qu’ils auraient sur les résultats sont définis. Certaines
améliorations au travail effectué sont proposées.
D’abord, la main d’œuvre pour la mise en place est un des principaux aspects à considérer. En effet,
il pourrait être judicieux de prendre en compte ce critère dans le choix d’un matériau. Un équilibre
doit être trouvé entre le prix de base du matériau et le coût de la main-d’œuvre. D’autres facteurs,
comme le mode de fixation et la présence ou non d’étanchéité à l’air/vapeur, ont aussi une influence
importante sur le coût de la main-d’œuvre.
Ensuite, les facteurs de transport et packaging doivent également être étudiés. Ils ont aussi une
influence sur le prix final de l’isolant placé. Le nombre d’éléments par palette et la dimension des
éléments influencent le nombre de palettes qu’un camion peut transporter. Au plus le nombre de
transports est important au plus le prix augmente.
L’ensemble de ces critères pourrait être analysé à partir de graphiques en toiles d’araignées. Pour
chaque critère un certain résultat serait calculé et introduit dans un graphe final. La figure 42 donne
un exemple d’une analyse multicritères réalisée pour trois matériaux de la base de données.
97
Figure 42 : Exemple d’un graphique en toiles d’araignées.
10. Perspectives
Un investissement plus important pourrait faire passer l’outil créé d’une base de données à un
programme sophistiqué où seules les informations essentielles seraient visibles. L’introduction de
critères permettrait au programme de proposer une série de matériaux qui conviendraient.
Une série d’améliorations devraient être appliquées pour proposer un programme performant,
complet, fiable et en perpétuelle évolution.
D’autres critères pourraient être analysés : émission de corps organiques volatils,
acidification des eaux, eutrophisation, coût de main-d’œuvre,…
Une fois l’ensemble des normes sur la réalisation des EPD uniformisées et l’ensemble des
EPD rassemblées dans une base de données, il serait possible d’introduire des informations
fiables qui pourraient être traitées.
Le programme pourrait être créé de manière à ce que l’utilisateur introduise un ensemble
de critères et qu’une sélection de matériaux lui soit proposée. Les avantages et
inconvénients de chaque système seraient décrits.
Par exemple, si le client attache une importance particulière à l’utilisation de matériaux bons
pour la santé et propres pour l’environnement, les critères correspondants seraient
pondérés de telle manière à prendre en compte ces exigences.
Il pourrait alors être intéressant que le programme affiche différents graphes en toile
d’araignée. Le premier illustrerait les exigences du client. Chaque matériau serait caractérisé
par une certaine distribution regroupant ses caractéristiques physiques, environnementales
Massevolumique
Capacitéthermique
Résistanceà la
diffusion devapeur
Durée vie
Prix publics
Knauf - Polyfoam C-350 LJ
Recticel - Eurowall
Kingspan - Kooltherm K5
98
et financières. Les matériaux s’inscrivant dans le graphe illustrant les exigences du client
seraient alors proposés.
Un plus grand nombre de matériaux devraient être analysés.
Un système de mise à jour devrait permettre d’apporter des modifications au programme
créé. Il faudrait, en effet, mettre à jour les informations des fabricants (prix, nouveaux
matériaux…)
Présenté sous cette forme, il pourrait éventuellement servir de base à une activité économique.
99
Conclusion
L’obligation de diminuer l’impact de l’activité humaine sur l’environnement s’est imposée depuis
quelque temps comme étant une priorité pour le préserver et permettre aux populations futures de
se développer et de répondre à leur propre besoin.
Dans le secteur de la construction, plusieurs démarches ont été effectuées dans ce sens et
permettent de diminuer l’impact énergétique des bâtiments. Ils doivent répondre à des exigences
toujours plus importantes et parvenir progressivement à atteindre un niveau d’équilibre entre leur
consommation d’énergie et leur production.
Pour y arriver, plusieurs solutions sont développées. La performance thermique des bâtiments est
améliorée entre autres par la mise en place d’épaisseur d’isolants plus importante. De nouveaux
matériaux sont déployés. Alors que précédemment, les matériaux synthétiques ou minéraux étaient
les principaux utilisés dans la construction. Actuellement, les matériaux naturels prennent une place
toujours plus importante.
Différentes techniques de production locale d’énergie ont également vu le jour. Il s’agit notamment
de panneaux solaires ou photovoltaïques. L’utilisation des énergies renouvelables est une piste de
plus en plus exploitée pour produire de l’énergie. Le rendement des techniques est aussi amélioré
afin de toujours diminuer les niveaux de consommation d’énergie. La ventilation double flux avec
récupération de chaleur s’est, par exemple, imposée aux constructions passives.
Dans une situation où des niveaux de consommation d’énergie d’un bâtiment très faible sont
atteints, l’influence des matériaux utilisés dans la conception a de plus en plus d’importance dans le
calcul du coût énergétique global.
Le choix des matériaux de construction s’est alors progressivement imposé comme étant un élément
important à considérer. Différents outils ont été développés et permettent l’évaluation globale des
matériaux.
Un article publié récemment dans le périodique ‘be.passive’ rédigé par Aline Branders de la plate-
forme maison passive (PMP) énonce les précautions à prendre. [65]
Importance de garder un esprit critique par rapport à la multitude d’informations à traiter
pour éviter les idées reçues ou l’analyse partielle.
Relativiser les résultats obtenus par des analyses à partir de bases de données.
Les fiches de déclaration environnementale (EPD) donnent des informations spécifiques aux
produits et sont propres aux pays où ils sont fabriqués.
La recherche et le développement de l’évaluation de l’impact des matériaux de construction
sur l’environnement et la santé appellent à de nombreux développements.
L’uniformisation des règlements permettrait par exemple d’homogénéiser la réalisation d’EPD à
travers l’Europe. D’un pays à l’autre, les résultats seraient alors comparables.
100
Toujours selon Aline Branders, de nouveaux outils devraient être créés pour guider les concepteurs
dans le choix des matériaux de construction. Il serait d’une grande utilité de regrouper les
informations classiques (performances techniques, propriétés hygrométriques, qualité esthétique,
coût, entretien) et les données spécifiques relatives à l’impact des matériaux sur l’environnement et
sur la santé.
La réalisation de mon travail de fin d’études n’avait pas la prétention d’apporter des éléments
nouveaux dans cet ensemble complexe de démarches, mais de rassembler plusieurs informations
permettant un choix de matériaux isolants incluant les principaux aspects à considérer.
Progressivement, il guide le lecteur dans la définition des exigences auxquelles les constructions sont
actuellement soumises. Il définit également les notions principales nécessaires à la compréhension
du fonctionnement des isolants dans les parois dans lesquelles ils se trouvent. Leur mise en œuvre
est abordée.
Une base de données est créée et regroupe une majorité des matériaux présents sur le marché
belge. En plus de s’intéresser aux critères physiques et mécaniques, elle reprend des critères
environnementaux et financier. L’exploitation des résultats propose une première étape au choix de
matériaux isolants.
Les perspectives d’évolution de l’outil sont réelles. Une informatisation permettrait de proposer un
logiciel qui au départ de l’introduction de certains critères proposerait une sélection de matériaux. Il
devrait être régulièrement mis à jour et aurait l’avantage de toujours être en phase avec les
évolutions législatives très présentes actuellement dans ce secteur.
101
Table des figures
Figure 1 : Évolution des exigences environnementales dans la construction en Belgique [9] .............................. 19
Figure 2 : Échelle des niveaux énergétiques pour un bâtiment tertiaire à Bruxelles [10] ..................................... 20
Figure 3 : Évolution des exigences PEB 2013-2014 [11] ........................................................................................ 21
Figure 4 : Intervalle d’épaisseur pour une exigence thermique en fonction du type de matériau [13] ................ 22
Figure 5 : Blower door test [17] ............................................................................................................................ 25
Figure 6 : Étanchéité à l’air [18] ............................................................................................................................ 26
Figure 7 : Fonctionnement d’une ventilation double flux [19] .............................................................................. 26
Figure 8 : Évolution de la consommation d’énergie des bâtiments [23] ............................................................... 28
Figure 9 : Phases de l’ACV [27] ............................................................................................................................. 30
Figure 10 : Outils check-list [24] ............................................................................................................................ 34
Figure 11 : Labels écologiques [24] ....................................................................................................................... 36
Figure 12 : Pertinence des labels environnementaux [39] .................................................................................... 37
Figure 13 : Système de certification – LEED [40]- BREEAM [41] ........................................................................... 38
Figure 14 : Transfert surfacique et conductivité thermique dans un isolant [46] ................................................. 43
Figure 15 : Aérogel [51] ........................................................................................................................................ 46
Figure 16 : Panneaux isolants sous vide [52] ........................................................................................................ 46
Figure 17 : Phénomène de déphasage [24] .......................................................................................................... 49
Figure 18 : Température de parois en fonction de l’épaisseur d’isolant [49] ........................................................ 50
Figure 19 : Diagramme de Mollier [55] ................................................................................................................. 51
Figure 20 : Mise en œuvre des isolants de façades [50] ....................................................................................... 56
Figure 21 : Isolation par l’extérieur : murs creux [57], enduit [58], bardage [59] ................................................. 56
Figure 22 : Mur rideau [60] ................................................................................................................................... 56
Figure 23 : Isolation de coulisse [50] ..................................................................................................................... 57
Figure 24 : Toitures inversées [61] ........................................................................................................................ 57
Figure 25 : Toitures chaudes [61] .......................................................................................................................... 58
Figure 26 : Toitures combinées [61] ...................................................................................................................... 58
Figure 27 : Isolation entre chevrons ou fermettes [61] ......................................................................................... 59
Figure 28 : Courant convectif [61] ........................................................................................................................ 60
Figure 29 : Précaution de mise en œuvre des étanchéités [61] ............................................................................ 60
Figure 30 : Isolation sous chevrons ou fermettes [61] .......................................................................................... 60
Figure 31 : Toiture sarking [61] ............................................................................................................................. 61
Figure 32 : Isolation sur pannes [61] ..................................................................................................................... 61
Figure 33 : Isolant sous plancher sur sol [62] ........................................................................................................ 62
Figure 34 : Isolant sous plancher sur sol [62] ........................................................................................................ 62
Figure 35 : Isolant sur plancher support [62] ........................................................................................................ 62
Figure 36 : L’isolation intégrée au plancher [62] .................................................................................................. 63
Figure 37 : faux plafonds [63] ............................................................................................................................... 63
Figure 38 : Les panneaux rapportés [64] .............................................................................................................. 64
Figure 39 : Onglet ‘Mode d’emploi’ ...................................................................................................................... 78
Figure 40 : Présentation des onglets de la base de données ................................................................................ 79
Figure 41 : Onglets ‘Ressources naturelles’ et ‘Potentiel recyclage’ ..................................................................... 79
Figure 42 : Exemple d’un graphique en toiles d’araignées. .................................................................................. 97
102
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Annexes
