L'isolation sous vide, solution pour les rénovations à l'espace limité

Les PIV comme systemes d'isolation extérieure peuvent isoler jusqu'au niveau de la maison passive

La réglementation sur les prestations énergétiques en 2006 a eu un grand impact sur la façon de construire aujourd'hui. De plus grandes épaisseurs d'isolation, une plus grande attention pour l'étanchéité à l'air, des maisons quasi neutres en énergie en 2021. Mais toutes ces règles ne concernent que la nouvelle construction, tandis qu'on est souvent limité dans la rénovation aux 'valeurs U maximales' et ’dispositifs de ventilation minimale pour nou­velles parties d'enveloppe’. Cet article commente les possibilités, avantages et désavantages de l'isolation sous vide.

Rénovation et EPB

L'Europe a postulé que la consom­mation d'énergie du secteur rési­dentiel doit être réduite d'ici 2050 de 88 à 91% par rapport à la consommation de 1990. L'actuel degré de renouvellement par la construction neuve ou la rénovation profonde avec permis de bâtir est limité à 1%. Il ressort des chiffres de la Confédération Construction qu'environ 62% de toutes les mai­sons en Flandre ont été construites avant 1970 et ne sont donc pro­bablement pas isolées. De telles maisons consomment un multiple des maisons neuves récentes. Pour atteindre les objectifs euro­péens, le rythme de la rénovation doit fortement s'accélérer à quelque 2,5 à 3%! Pour veiller à accorder également de l'attention à la prestation énergétique dans la rénovation, la Vlaams Energieagentschap s'engagera fortement dans les directives pour la rénovation dans les prochaines années. Dès le 1er janvier 2015, une réglementation sur les 'rénovations énergétiques radicales' est entrée en vigueur: les bâtiments dont les installations techniques sont renou­velées, la structure portante en grande partie conservée et 75% des toits et des façades isolées, doivent satisfaire à un nouveau set d'exigences. Un niveau E maximal postulé est de 90 pour les maisons, bureaux et bâtiments scolaires, et de 130 pour d'autres fonctions. Une rénovation et isolation radicale d'une enveloppe de bâtiment existante n'est cependant pas toujours simple. Il n'est pas évident, certainement dans un cadre urbain, de placer une isolation suppléme­ntaire de quelque 20 cm sur l'extérieur d'un mur. L'isolation complémentaire le long de l'intérieur est moins efficace (nœuds constructifs) et comporte plus de risques (condensation interne, dégâts causés par le gel sur la maçonnerie de façade). Du côté extérieur, il est typique d'occuper un espace de 14 cm par-delà l'alignement de façade pour une isolation complémentaire (décret sur l'alignement datant du 8 mai 2009).  En ville, par exemple avec un piétonnier étroit, ceci n'est toutefois pas possible, et on doit chercher d'autres possibilités. L'isolation sous vide offre peut-être ici une solution. En plus comme isolation de façade, on peut aussi employer des PIV pour isoler des toits et des sols.

Isolation sous vide?

La chaleur peut se déplacer de trois manières: conduction, convection et rayonnement. Comme l'air est un mauvais conducteur de chaleur, les matériaux d'isolation tradi­tionnels sont surtout con­stitués d'air inerte avec un minimum de matériau intercalé. Cependant, l'isolation sous vide va encore plus loin: l'air n'est même plus présent. Pour des raisons pratiques, l'isolation sous vide est presque toujours fabriquée en pan­neaux: les Panneaux d'Isolation sous Vide (PIV). Pour réaliser un PIV, il faut trois ingrédients: un matériau pour l'âme, une enveloppe et un vide.

• Le matériau de l'âme ne peut pas être trop conduc­teur, mais doit avoir une résistance à la compression correcte. L'actuelle génération de PIV utilise pour cela du dioxyde de silicium pyrogène avec des bloquants de rayonne­ment. Ceci a une faible conduc­tion thermique et les bloquants de rayonnement mélangés font que le transfert de chaleur par rayonne­ment est aussi réduite. Ce maté­riau est pressé comme une poudre en plaques, séché et placé ensuite dans une enveloppe.
• Le film autour du matériau de l'âme a une fonction cruciale pour les prestations du PIV. Seul un film parfaitement étanche à la vapeur et à l'air permet de faire le vide et de préserver le vide dans le pan­neau. Vu les strictes exigences, seul le métal entre en considéra­tion. Les films actuels sont com­posés de plusieurs couches: des films synthétiques minces avec des couches d'aluminium évaporé d'à peine 30 à 100 nanomètres d'é­pais­seur (0,00003 – 0,0001 mm). L'aluminium est aussi mince pour éviter que de grands ponts thermiques se créent sur le bord du film qui entoure le panneau.
• Vide: les prestations thermiques exceptionnelles du PIV découlent naturellement du vide. Une fois que le dioxyde de silicium se trouve dans le film étanche à la vapeur, ce vide est aspiré, ce qui diminue la pression de 1 bar à 0,001 bar. A cette pression, les molécules de l'air sont si éloig­nées les unes des autres qu'elles n'entrent plus en collision et ne transportent donc plus d'énergie. Ce principe avait déjà été décou­vert en 1892; la bouteille thermos est un exemple typique d'applica­tion de ce concept.

Avantages

Les PIV ont un avantage évident: une prestation thermique supérieure. Le coefficient de conductibilité ther­mique λ (W/mK) est LA propriété caractéristique pour comparer des matériaux d'isolation. L'isolation minérale comme la laine de verre et la laine de roche a une valeur λ entre 0,032 et 0,045 W/mK, tandis que les plaques synthétiques (PUR, EPS, XPS, …) prestent souvent encore un peu mieux avec une va­leur qui baisse à 0,021 W/mK pour la mousse Resol. Les presta­tions thermiques des PIV sont tout bonnement époustouflantes: la valeur λ initiale n'est que de quel­que 0,0035 W/mK. Grosso modo, nous pouvons dire que l'isolation sous vide peut isoler jusqu'à six fois mieux que les matériaux isolants traditionnels. Dans la pratique, la différence est moins grande en raison du vieil­lissement et des effets de pont thermique, et la valeur λ grimpera à 0,007 ou 0,008 W/mK.

Inconvénients

Sans le vide, la valeur λ des PIV grimpe de 0,0035 à 0,021 W /mK et c'est aussi le point crucial pour les PIV: le vide est-il conservé au fil du temps? Les fabricants garantissent une valeur d'isolation d'au moins 25 ans. Les prestations dépendent entièrement de la durabilité du film autour du matériau de l'âme: la perforation la plus minime annihile la différence de pression et le vide. Le plus grand problème est cepen­dant le risque de perforations durant le transport et le placement. Les panneaux PIV ne peuvent à aucun moment entrer en contact avec un objet tranchant. Une première con-séquence est que les panneaux ne peuvent pas être sciés sur chantier: ils doivent s'ajuster parfaitement. Dans l'application défini­tive, ils doivent être bien protégés afin de ne jamais être perforés. Un autre inconvénient minuscule est le prix: la laine minérale coûte quelque € 80/m³, l'EPS € 100 et le PUR € 190 par m³, les PIV coûtent environ € 2.000 par m³. Si nous recalculons les prix ci-dessus vers le coût en fonction de la prestation thermique, le coût de la laine minérale, l'EPS, le PUR et le PIV est de respectivement € 2,6, 3,2, 4,4 et 14 par résistance thermique (R) d'1 m²K/W. Ceci est uniquement le coût du matériau et il dépend fortement de nombreux facteurs. Néanmoins, il indique que les maté­riaux d'isolation avec une bonne valeur λ coûtent davantage, mais permettent de diminuer les coûts secondaires (crochets de creux plus courts, fondation moins large, moins de perte de sur­face au sol utilisable, rive de toit plus étroite).

PIV et isolation extérieure

Nous cherchons maintenant une solution avec PIV pour isoler au niveau de la maison passive (valeur U 0,15 W/m²K) avec une épais­seur minimale. Si nous voulons minimiser cette épaisseur, la maçonnerie de façade et les constructions ventilées ne sont pas idéales et nous parvenons vite à l'isolation extérieure avec du crépi. L'EPS ou la laine minérale est encollée ou fixée mécaniquement sur le support, éventuellement poncée lisse, et ensuite enduite. Pour limiter le risque de dégâts des PIV, ceux-ci peuvent être enveloppés par un autre matériau isolant. Idéalement, le PIV est protégé par 1 cm d'EPS du côté intérieur (entre le PIV et la maçonnerie) et 2 cm du côté extérieur (donne plus de marge pour poncer lisse les plaques d'iso­lation avant d'appliquer l'enduit mince). Les plaques peuvent être encollées de façon traditionnelle au support avec un mortier adhésif ou du PUR injecté, ou fixées mécaniquement par des ancres dans les joints entre les PIV. La principale différence est que les plaques ne peuvent pas être sciées sur site et pas être perforées. Ce faisant, il est également important d'utiliser des PIV sur mesure à l'endroit des fenêtres et des perçages, ou des pièces d'ajustement dans l'isolation qui bouchent de petites bandes.

Exemple

Supposons: nous partons d'un mur maçonné de 20 cm (mur de pier­res) sans isolation, dont la valeur U ini­ti­ale est de 3,1 W/m²K. Nous plaçons par-dessus notre PIV empaqueté constitué d'1 cm d'EPS, 4 cm de PIV et 2 cm d'EPS. Si l'EPS et le PIV ont une valeur λ respective de 0,032 et 0,007 W/mK, la valeur U totale du mur est de 0,14 W/m²K. A titre de compa­rai­son: un système de même épaisseur entièrement en EPS donne une valeur U de 0,39 W/m²K. L'ensemble total avec PIV sur le mur fait environ 8 cm d'épaisseur et il permet d'isoler une paroi existante au niveau de la maison passive. Même si l'on ne peut pas isoler au-delà de l'alignement dans la réno­vation, on peut casser le parement de façade d'un mur creux existant et isoler au niveau de la maison passive dans l'épaisseur de la brique de façade.

Montage

En Belgique, on utilise les PIV déjà comme système d'isolation exté­rieure, bien que ce soit encore à une échelle modeste. Des pays comme l'Allemagne et la Suisse ont bien plus d'expérience avec ce type d'isolation. Il est possible d'installer de l'isolation sous vide en collant les panneaux. Ceux-ci sont placés l'un contre l'autre sur une surface plane et propre. Les joints sont collés de sorte qu'il y a également un écran de vapeur. Il est aussi possible de monter les panneaux de manière détachée ou serrée. Des manuels de montage peuvent être mis à disposition par les fabricants. En plus, quelques fabricants pro­posent aussi des formations pour experts. Il est conseillé de se faire guider, surtout si l'ouvrier n'a jamais utilisé le produit en question.

Conclusions

Les PIV ne conquerront jamais le grand marché en raison de leur coût élevé, mais pour des situa­tions spécifiques, ils peuvent offrir une solution. Une construction d'à peine 8 cm peut améliorer une paroi non-isolée jusqu'au niveau de la maison passive. Il n'y a aucun risque de con­densa­tion interne et les tests mécaniques indiquent qu'il est possible de réaliser une construction de paroi fiable.