Comprendre la conductivité thermique pour choisir le meilleur isolant 

La conductivité thermique d’un isolant s’exprime selon un coefficient λ (lambda) qui s’exprime en W/m.K. Moins il est élevé, mieux votre logement sera isolé du froid en hiver ou des vagues de chaleur estivales. De la conductivité thermique d’un isolant dépend sa résistance thermique, et les différents matériaux isolants existants sur le marché (naturels, minéraux ou synthétiques) présentent tous des spécificités en la matière. On fait le point pour vous dans cet article. 

La conductivité thermique : qu’est-ce que c’est ? 

On parle de conductivité thermique pour désigner la capacité d’un isolant thermique à diffuser la chaleur. Dans le domaine de la rénovation énergétique, on utilise le coefficient de conductivité thermique λ pour évaluer la fiabilité et l’efficacité des matériaux isolants. 

En d’autres termes, plus ce coefficient de conductivité thermique lambda est bas, meilleure est la qualité isolante du matériau. Et à l’inverse, plus il est élevé, plus il conduit la chaleur et moins bonne est son efficacité au regard de votre confort thermique.

En effet, tout l’intérêt d’un matériau isolant thermique consiste soit à conserver la chaleur à l’intérieur de votre logement (en hiver), soit à maintenir des températures intérieures agréables et empêcher la chaleur extérieure de rentrer (en été). Il est donc important que les matériaux intervenant dans votre enveloppe thermique aient une basse conductivité thermique.

De manière générale, selon l’Ademe (agence de la transition écologique), les matériaux isolants les plus courants ont un coefficient compris entre 0,025 et 0,05 W/m.K (watt par mètre-kelvin).

Quelle est la différence entre conductivité thermique et résistance thermique ?

Il convient de distinguer la conductivité thermique et la résistance thermique d’un matériau. Conductivité et résistance sont les deux faces d’une même pièce mais représentent des qualités opposées.

Spécificités de la résistance thermique des matériaux

Alors que la conductivité thermique, on l’a vu, désigne la capacité du matériau à conduire la chaleur, son indice de résistance thermique désigne quant à lui sa capacité à résister aux transferts de chaleur, de chaud comme de froid.

Le coefficient de résistance thermique R d’un isolant s’exprime quant à lui en m².K/W (mètre carré-kelvin par watt). Cet indice de mesure correspond au rapport de l’épaisseur du matériau sur sa conductivité thermique λ. On obtient donc le R d’un isolant à l’aide de la formule suivante : R = e / λ (e étant l’épaisseur de l’isolant). Plus il est élevé, meilleure est la performance du matériau isolant. On l’aura compris, conductivité, épaisseur et résistance thermique sont étroitement liés.

Pour vos travaux de rénovation énergétique, la résistance thermique minimale vous permettant d’obtenir des aides à la rénovation énergétique est de 3,7 m².K/W. 

Existe-t-il d’autres indices de performance en isolation thermique ?

Une fois que l’on comprend la différence entre la conductivité et la résistance thermique en isolation, on peut également se pencher sur les autres indices de performances en isolation thermique.

En effet, d’autres indicateurs sont par ailleurs utilisés dans le domaine de l’isolation thermique, par exemple le coefficient de transmission thermique U, qui correspond à la performance thermique des parois composées de plusieurs matériaux. Plus la transmission thermique d’une paroi est basse, meilleure est sa performance en matière d’isolation. L’indice Up est utilisé pour les parois, Uw pour les fenêtres, Ug pour les vitrages et Ud pour les portes.

Tout particulièrement, l’efficacité isolante d’une paroi vitrée peut aussi être évaluée par son facteur de transmission solaire Sw, qui correspond à la part d’énergie thermique transmise à travers le vitrage. Plus l’indice Sw est élevé, plus les fenêtres et portes fenêtres concernées vous font bénéficier de la lumière naturelle du jour.

Cet indicateur est important, dans la mesure où plus le vitrage est important, moins la lumière naturelle tend à pouvoir traverser les fenêtres. Par exemple, un triple vitrage est plus performant sur le plan thermique qu’un double vitrage, mais entrave davantage les rayons du soleil. Il s’agit donc pour vous d’un arbitrage entre luminosité et efficacité thermique. 

À noter toutefois que le triple vitrage est plus souvent utilisé en construction neuve qu’en rénovation. Bien souvent, les professionnels en charge de vos travaux d’isolation thermique vous proposeront de remplacer vos fenêtres en simple vitrage par des fenêtres en double vitrage.

Comment mesurer la conductivité thermique d’un isolant ? 

On mesure la conductivité thermique d’un matériau isolant par la quantité de chaleur qui se propage par conduction sur une surface de 1 m² et d’une épaisseur d’un mètre, durant une seconde, avec une différence d’un degré entre les deux faces du matériau. 

Les facteurs impactant la mesure de la conductivité thermique

Le coefficient λ ne fonctionne qu’avec des surfaces homogènes et dépend de chaque matériau isolant. Il n’a donc pas de sens pour les surfaces hétérogènes au travers desquelles l’énergie thermique se répand à la fois par phénomènes de convection, rayonnement et conduction thermique.

Divers paramètres viennent impacter le coefficient de conductivité thermique, tels que sa densité, le taux d’humidité ambiant, ou encore la température. En tant que particulier, difficile pour vous de mesurer la conductivité thermique de vos isolants. Pour la connaître, vous devez vous en remettre aux informations fournies par les fabricants, qui eux-mêmes sont censés expliquer dans quelles conditions l’indice λ de leur matériau est obtenu.

Les différents types de matériaux isolants

On distingue trois grandes catégories de matériaux isolants, dont les performances thermiques sont très différentes les unes par rapport aux autres : 

• les isolants naturels ou bio sourcés, tels que la fibre de bois, la ouate de cellulose, le liège ou encore le lin ;
• les isolants minéraux, tels que la perlite expansée, le verre cellulaire, la laine de verre ou la laine de roche ;
• les isolants synthétiques, tels que le polystyrène ou le polyuréthane.

À épaisseur égale, la conductivité thermique et la résistance thermique de ces matériaux n’est pas la même. Un matériau peut par exemple s’avérer être un fort conducteur de chaleur à faible épaisseur. L’épaisseur choisie par votre professionnel dans le cadre de vos travaux d’isolation thermique va donc dépendre entre autres de l’opération réalisée. Selon que vous procédiez à l’isolation des combles ou l’isolation de la toiture, des murs ou des planchers, par l’intérieur ou par l’extérieur, les problématiques ne sont en effet pas les mêmes.

À titre d’exemple, afin de préserver le plus de surface habitable possible dans le cadre de travaux d’isolation des murs par l’intérieur, le professionnel devra sans doute privilégier un matériau dont la conductivité thermique est élevée même à faible épaisseur. À l’inverse, dans le cas de l’isolation de combles perdus, l’épaisseur de l’isolant a moins d’importance au regard de vos besoins en matière d’espace, en tant qu’occupant.

Les méthodes de mesure du λ utilisées par les fabricants

Il existe cependant plusieurs méthodes mises en oeuvre par les fabricants pour obtenir l’information : 

• la barre chaude ou la plaque chaude, qui consiste à observer une barre ou une plaque d’isolant dont l’une des extrémités est chauffée et l’autre refroidie. La température de chaque extrémité rapportée à la puissance fournie permet de calculer la conductivité thermique de l’isolant ;
• le fil chaud, avec un mince fil d’isolant chauffé à l’aide d’un courant électrique ininterrompu. Le rapport entre la puissance électrique déployée et les fluctuations des température sur le fil permettent d’évaluer la conductivité thermique de l’isolant ;
• des thermocouples placés de chaque côté du matériau isolant, dont on mesure les changements de températures ;
• la mesure des flux thermiques.

Il est important de noter que les fabricants doivent obligatoirement faire part des résultats de ces essais dans la description de leurs isolants. À l’heure de la transition écologique et des mesures mises en place par le gouvernement en faveur de la rénovation énergétique, ces données sont essentielles aux installateurs et aux professionnels qui réalisent les travaux. Certains seuils et quotas sont en effet essentiels pour vous faire bénéficier des aides à la rénovation énergétique.

Quel isolant a la meilleure conductivité thermique ?

L’isolant ayant la meilleure conductivité thermique est sans doute le polyuréthane, il en va de même pour ce qui est de sa résistance thermique. Quelques exemples vous permettant de comparer le coefficient λ de différents isolants : 

Il convient toutefois de noter que le polyuréthane est un isolant synthétique, qui provient de l’industrie pétrochimique. Sa production a donc un impact environnemental que n’ont pas d’autres matériaux isolants tels que les isolants naturels ou biosourcés, et les isolants minéraux. 

N’hésitez pas à vous rapprocher de votre professionnel RGE (reconnu garant de l’environnement) pour en savoir plus sur les questions de conductivité thermique liées à vos matériaux isolants. Rappelons que pour bénéficier des aides financières, faire appel à une entreprise RGE est l’une des conditions indispensables. Ces professionnels sont au fait des obligations réglementaires liées au coefficient lambda et à la résistance thermique des isolants dans le cadre du dispositif des CEE (certificats d’économies d’énergie).