Isolation thermique des planchers lourds

Afin de répondre aux réglementations régionales portant sur la performance énergétique des bâtiments déjà d'application ou qui le seront dans un avenir proche, le présent article examine la problématique de l'isolation thermique des planchers dits 'lourds'.

1. Introduction

De manière générale, il existe une grande diversité d'isolants permettant d'isoler un plancher lourd. Il peut s'agir tant de produits se présentant sous la forme de panneaux (laine minérale, mousse synthétique, verre cellulaire, …) que d'une mousse projetée (polyuréthane, p. ex.) ou d'un béton léger (béton à base de granulés de polystyrène ou de vermiculite expansée, p. ex.) ou encore de granules ou granulats en vrac (argile expansée, p. ex.). Dans tous les cas, il importe de veiller à la siccité de l'isolant dont les performances seront réduites par la présence éventuelle d'humidité. Susceptible de modifier sensiblement la conductivité thermique des matériaux, cette humidité peut provenir des couches sous-jacentes et migrer par capillarité au sein de la couche isolante ou résulter de l'eau utilisée pour le gâchage d'un béton léger. Dans les deux cas précités, des dispositions constructives doivent être prises pour ne pas pénaliser la résistance thermique du complexe plancher. C'est ainsi qu'une distinction peut être réalisée, selon qu'il s'agit d'un plancher sur terre-plein ou non.

2. Plancher sur terre-plein

Dans le cas d'un plancher sur terre-plein, des membranes anticapillaires doivent être disposées sous et sur l'isolant, de manière à freiner la migration d'humidité et à réduire le risque d'humidification directe (voir figures 1 et 2). Ce principe doit également être respecté lorsque l'isolant est posé directement sous la chape (chape flottante). Il n'est toutefois pas d'application en présence de PUR projeté, qui doit adhérer à son support.

Fig. 1 Exemple de migration d'humidité en provenance des terres ou des couches supérieures. Fig. 2 Position éventuelle des membranes anticapillaires pour freiner la migration d'humidité.
Fig. 1 Poignée à clé Fig. 1 Poignée à clé
1. Revêtement de sol
2. Chape
3. Béton de fondation
4. Isolation thermique
5. Terre-plein
6. Eau en provenance du béton
7. Eau en provenance des terres
1. Revêtement de sol
2. Membrane
3. Chape armée
4. Béton de fondation
5. Isolation thermique
6. Terre-plein


Remarques
  • Une attention particulière doit être accor­dée au traitement des raccords du plan­cher avec les parois verticales. Selon le système constructif choisi, la pose d'un bloc isolant à la base des murs peut s'avérer nécessaire afin d'éviter tout pont thermique à cet endroit.
  • Bien que leur conductivité thermique λ soit relativement faible à l'état sec, les bétons légers sont généralement moins aptes à assurer à eux seuls l'isolation thermique d'un complexe plancher et à répondre aux exigences des réglementations lorsque les hauteurs disponibles sont réduites :
    • selon ses performances (notamment), l'épaisseur du béton léger est deux à quatre fois plus élevée que celle d'un isolant traditionnel de résistance thermique équivalente (voir formule au § 6)
    • la quantité d'eau utilisée pour la mise en œuvre du béton léger est souvent importante, de même que le temps de séchage requis pour atteindre l'état de siccité attendu. Ce temps sera par ailleurs fortement tributaire de la perméabilité à la vapeur des couches supérieures et inférieures; il pourra se révéler particulièrement long en présence de membranes anticapillaires.
  • Les membranes anticapillaires peuvent être constituées de films de polyéthylène d'une épaisseur minimale de 0,2 mm posés avec un chevauchement de 20 cm. Elles ne peuvent cependant pas s'opposer à une pression d'eau.
  • Lorsque l'isolant est soumis à des charges (chape flottante, p. ex.), il importe de respecter les recommandations formulées dans la NIT 189 en matière de déformation sous charge et de résistance au poinçonnement.
  • Certains panneaux d'isolation pour chapes flottantes sont pourvus, dès leur fabrication, d'une couche de protection permettant de se limiter au traitement des joints au moyen de bandes autocollantes. Lorsqu'il s'agit d'un isolant projeté, une couche de protection est prévue ou non en fonction des directives formulées dans l'agrément technique (ATG)

3. Plancher autoportant

Le risque d'humidification est moindre lors d'une telle conception, en particulier lorsque l'isolant se présente sous la forme de panneaux collés et/ou fixés mécaniquement à la sous-face de la dalle portante ou des hourdis. Le cas échéant, aucune disposition particulière n'est à prendre, dans la mesure où le séchage des couches supérieures n'est nullement entravé. La nécessité de prévoir une membrane anticapillaire entre l'isolant et la chape lorsque cette dernière est flottante est, quant à elle, davantage dictée par la volonté d'assurer une indépendance de la chape vis-à-vis de son support, d'empêcher toute pénétration de laitance dans l'isolant ou dans les joints entre les panneaux, voire de réduire le risque d'humidification ultérieure du revêtement de sol (parquet, p. ex.). La pose d'une membrane anticapillaire sous l'isolant peut néanmoins s'imposer lorsque les possibilités de séchage de la dalle sous-jacente sont réduites (finition étanche à la vapeur en sous-face, p. ex.) ou lorsque la pression de vapeur régnant dans les locaux sous-jacents est importante (piscine, p. ex.).

4. Niveau d'isolation thermique à atteindre par les planchers

Dans les trois Régions, les exigences en termes d'isolation thermique des planchers sont exprimées au moyen du coefficient de transmission thermique maximal U (W/m²K) ou d'une résistance thermique minimale R (m²K/W) calculés selon la norme NBN B 62-002. Les valeurs limites renseignées dans le tableau 1 ci-après ne sont cependant pas toujours opposables l'une à l'autre. En Région flamande, la résistance thermique du sol (conformément à la norme NBN EN 13-370 ou au Rapport n° 7 du CSTC) est effectivement prise en considération dans le calcul des planchers sur terre-plein, tandis qu'elle ne l'est pas en Wallonie ou à Bruxelles. Les valeurs U maximales exigées sont donc logiquement différentes pour ces deux dernières Régions.

Tableau 1 Valeurs limites pour l'isolation thermique des planchers.
Type de plancher Flandre Wallonie Bruxelles
Planchers en contact avec l'environnement extérieur Umax = 0,6 Umax = 0,6 Umax = 0,6
Planchers sur terre-plein Umax = 0,4 ou Rmin = 1,0 (*) Umax = 1,2 Umax = 1,2
Autres planchers (au-dessus d'un vide sanitaire ou d'une cave en dehors du volume protégé, planchers de locaux enterrés) :
  • non à l'abri du gel
  • à l'abri du gel



Umax = 0,4 ou Rmin = 1,0 (*)
Umax = 0,4 ou Rmin = 1,0 (*)



Umax = 0,6
Umax = 0,9



Umax = 0,6
Umax = 0,9
(*) Le calcul de Rmin fait abstraction des résistances d'échange Rsi et Rse. Rmin correspond donc à la somme des résistances thermiques des différentes couches qui entrent dans la composition du plancher.

5. Choix de l'auteur de projet et de l'entreprise en charge des travaux

Les réglementations thermiques sont l'affaire de tous et il importe que l'échange d'informations entre les partenaires à l'acte de bâtir soit optimal. En considérant leurs missions respectives, nous proposons ci-après quelques principes directeurs :
  • l'auteur de projet est normalement amené à :
    • établir une composition de plancher répondant au minimum aux exigences de la réglementation en fonction de la situation rencontrée. Un calcul détaillé de la performance thermique de cette composition et une vérification de sa conformité aux exigences peuvent être réalisés grâce à des logiciels spécifiques
    • communiquer à l'entreprise la composition qu'il a retenue en spécifiant la nature des matériaux et la résistance thermique de chacune des couches constitutives du plancher
    • vérifier la conformité à la réglementation de toute composition alternative proposée par l'entreprise ou le donneur d'ordre
    • contrôler la qualité de la mise en œuvre et la conformité de la réalisation à ses prescriptions et/ou aux clauses contractuelles
  • l'entreprise en charge des travaux doit par ailleurs s'engager à :
    • répondre aux prescriptions du cahier spécial des charges en mettant en œuvre les matériaux conformes à ce dernier et ce, dans les épaisseurs prescrites
    • éventuellement proposer une composition alternative (voir § 6) permettant d'atteindre au minimum la performance thermique prise en compte par l'auteur de projet, et soumettre cette composition pour approbation à ce dernier.
Remarques
  • Dans le cas où des fixations mécaniques traversent l'isolant et que celles-ci sont en métal (p. ex. fixation de l'isolant à la face inférieure du plancher porteur), un calcul des répercussions de ces fixations sur la résistance thermique de la couche isolante doit être effectué. Ce calcul n'est pas nécessaire si les fixations mécaniques sont en matière synthétique.

  • La conductivité thermique (λ) d'un béton léger est notamment fonction de sa masse volumique et de son degré de siccité. Si une des couches du plancher est constituée par un béton léger, il y a par conséquent lieu de retenir une composition telle que la masse volumique de ce dernier soit bien en concordance avec la valeur λ considérée dans les calculs (voir Infofiches 22 et 23).

  • Il est recommandé de recourir à des bétons légers disposant d'un agrément technique. Dans tous les cas, la conductivité thermique du béton léger doit être définie selon une approche statistique λ90/90 (*) conformément aux réglementations en vigueur (cf. la NBN B 62-002). La valeur λ à utiliser dans les calculs est déterminée à partir de la valeur λ déclarée à l'état sec mesurée selon la norme NBN EN 1745, et en tenant compte des taux d'humidité du matériau relatifs à l'application envisagée. Le calcul statistique est réalisé conformément à la norme NBN EN ISO 10456.
(*) Probabilité de 90 % que 90 % de la production ait une valeur λ plus petite ou égale à la valeur déclarée.

6. Variante proposée par l'entreprise

Si l'entreprise en a reçu la possibilité, elle peut soumettre à l'auteur de projet une composition alternative dont le niveau de performance thermique (à savoir, le coefficient de transmission thermique U ou la résistance thermique R) est respectivement inférieur ou supérieur à celui pris en compte dans le projet.

Pour ce faire, la formule suivante permet de calculer la résistance thermique totale du plancher sur la base de la résistance thermique individuelle de chacune des couches :


RT = Rsi + R1 + R2 + … + Rn + Rse


dans cette formule, on a :
  • RT : la résistance thermique totale du plancher en m²K/W
  • Rsi et Rse : les résistances thermiques d'échange, respectivement aux faces interne et externe du plancher (en m²K/W)
  • R1, R2, …, Rn : les résistances thermiques des différentes couches entrant dans la composition du plancher (en m²K/W)
  • Ri = d/λi : la résistance thermique d'une couche homogène i se calcule en rapportant son épaisseur (d, exprimée en m) à la valeur de la conductivité thermique λi (W/mK) du matériau la constituant.
Les alternatives susceptibles d'être présentées portent essentiellement sur le remplacement et/ou la modification de l'épaisseur de l'isolant, voire de la couche éventuelle de béton léger, mais ne peuvent normalement pas concerner l'élément porteur.

L'entrepreneur peut dès lors se limiter à vérifier si, en divisant l'épaisseur d par le coefficient λ, la résistance thermique ainsi obtenue pour la couche dont il a proposé le remplacement est bel et bien supérieure à celle retenue par l'auteur de projet pour cette même couche.

A toutes fins utiles, nous avons repris au tableau 2 les valeurs λ pour les isolants thermiques susceptibles d'être mis en œuvre dans les planchers, et ce en prenant en compte le niveau de certification du matériau retenu.

Tableau 2 Valeurs λUi des matériaux d'isolation thermique (1)(5).
Matériaux d'isolation (fabriqués en usine) Chaleur massique
c [J/(kg.K)]
Valeurs λUi [W/(m.K)] (2) Valeurs λUi par défaut
[W/(m.K)] (3)
Laine minérale (panneaux, matelas) (MW) 1030 0,031-0,044 0,045
Polystyrène expansé (plaques) (EPS) 1450 0,031-0,045 0,045
Polyéthylène extrudé (plaques) (PEF) 1450 0,035-0,045 0,045
Polystyrène extrudé (plaques) (XPS) 1450 0,028-0,038 0,040
Polyuréthanne (plaques revêtues) (PUR/PIR) 1400 0,023-0,029 0,035
Mousse phénolique (plaques) (PF) 1400 0,022-0,038 0,045 (4)
Verre cellulaire (plaques) (CG) 1000 0,038-0,050 0,055
Perlite expansée (plaques) (EPB) 900 0,052-0,055 0,060
Liège (panneaux) (ICB) 1560 - 0,050
Vermiculite expansée (panneaux) 900 - 0,090
(1) L'exposition directe de ces matériaux aux conditions climatiques extérieures n'est pas recommandée, sauf si un agrément technique a été délivré pour une application adéquate, précisant la valeur de calcul à utiliser.

(2) Les valeurs mentionnées dans cette colonne à titre d'information sont les valeurs les plus basses et les plus hautes fournies par les spécifications techniques européennes de l'EOTA (European Organisation for Technical Approvals), les déclarations volontaires de qualité ATG (agréments techniques de l'UBAtc - Union belge pour l'agrément technique dans la construction) ou les certificats Keymark du CEN (Comité européen de normalisation), quels que soient l'application et les autres facteurs d'influence éventuels.

(3) Les valeurs λUi par défaut sont à utiliser en l'absence d'informations précises sur les caractéristiques thermiques du produit.

(4) Cette valeur est ramenée à 0,030 W/mK pour les plaques d'isolation revêtues en mousse phénolique à cellules fermées.

(5)Des informations sur les produits à utiliser dans le cadre de la réglementation sur la performance énergétique des bâtiments (PEB) sont également disponibles dans la base de données de produits PEB (www.epbd.be) soutenue par les trois Régions du pays.

Pour faciliter la tâche des professionnels dans leur choix, le tableau 3 reprend les résistances thermiques des isolants en fonction de leur conductivité thermique et de leur épaisseur.

Dans l'éventualité où l'entreprise propose une alternative pour deux ou plusieurs couches entrant dans la composition du plancher, elle veillera à ce que la somme des résistances thermiques de ces différentes couches soit supérieure à celle retenue dans le projet.

Tableau 3 Résistances thermiques des isolants (en m²K/W) en fonction de leur conductivité thermique et de leur épaisseur.
λ
[W/mK]
Epaisseur [cm]
2 3 4 5 6 7
0,025 0,80 1,20 1,60 2,00 2,40 2,80
0,026 0,77 1,15 1,54 1,92 2,31 2,69
0,027 0,74 1,11 1,48 1,85 2,22 2,59
0,028 0,71 1,07 1,43 1,79 2,14 2,50
0,029 0,69 1,03 1,38 1,72 2,07 2,41
0,030 0,67 1,00 1,33 1,67 2,00 2,33
0,031 0,65 0,97 1,29 1,61 1,94 2,26
0,032 0,63 0,94 1,25 1,56 1,88 2,19
0,033 0,61 0,91 1,21 1,52 1,82 2,12
0,034 0,59 0,88 1,18 1,47 1,76 2,06
0,035 0,57 0,86 1,14 1,43 1,71 2,00
0,036 0,56 0,83 1,11 1,39 1,67 1,94
0,037 0,54 0,81 1,08 1,35 1,62 1,89
0,038 0,53 0,79 1,05 1,32 1,58 1,84
0,039 0,51 0,77 1,03 1,28 1,54 1,79
0,040 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75
0,041 0,49 0,73 0,98 1,22 1,46 1,71
0,042 0,48 0,71 0,95 1,19 1,43 1,67
0,043 0,47 0,70 0,93 1,16 1,40 1,63
0,044 0,45 0,68 0,91 1,14 1,36 1,59
0,045 0,44 0,67 0,89 1,11 1,33 1,56
0,046 0,43 0,65 0,87 1,09 1,30 1,52
0,047 0,43 0,64 0,85 1,06 1,28 1,49
0,048 0,42 0,63 0,83 1,04 1,25 1,46
0,049 0,41 0,61 0,82 1,02 1,22 1,43
0,050 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40

7. Options susceptibles d'être prises par l'entreprise

En guise de conclusion, les possibilités s'offrant à l'entreprise sont multiples (voir tableau 4). Dans tous les cas où l'entreprise apporte une modification à la composition reprise au projet, il convient de la soumettre pour approbation à l'auteur de projet.

Tableau 4 Possibilités s'offrant aux entreprises.
  Matériaux (¹) Epaisseur (¹) λ (¹)
1 V V V
2 V V plus favorable ou équivalent (²)
3 X V V
4 X V plus favorable ou équivalent
5 V plus faible plus favorable (³)
(¹) V : conforme aux prescriptions de l'auteur de projet; X : différent des prescriptions de l'auteur de projet.
(²) λ plus faible.
(³) λ plus faible, de manière à ce que la résistance thermique R soit plus élevée.


Infofiche 22 : Isolation thermique des planchers lourds Infofiche 23 : Conductivité thermique des matériaux
Infofiche 22 : Isolation thermique des planchers lourds Infofiche 23 : Conductivité thermique des matériaux


M. Wagneur, ing., directeur de l'Information, CSTC
O. Vandooren, ing., chef du département 'Communication et Gestion', CSTC


Dernière mise à jour : 18/09/2007