La résistance thermique est une mesure de la capacité d’un isolant à résister au flux de chaleur. Plus la résistance thermique d’un matériau est élevée, meilleur est l’isolant.
Concrètement, voilà la formule qui permet de calculer la résistance thermique :
- Résistance thermique (R) = Épaisseur (e) / Conductivité thermique (λ)
Les unités de la résistance thermique sont m².K/W (Kelvin par Watt).
Par exemple, si nous avons un matériau dont la conductivité thermique est de 0,2 W/(m-K), et que nous voulons connaître la résistance thermique d’une couche de 1 cm d’épaisseur de ce matériau, nous utiliserons le calcul suivant :
- R = e / λ (e exprime l’épaisseur en mètre, lambda exprime le coefficient de conductivité)
- R = 1 cm / 0,2 W/(m-K)
- R = 5 m².K/W
Cela signifie que notre couche de matériau de 1 cm d’épaisseur a une résistance thermique de 5 m².K/W.
Quel R faut-il pour une bonne isolation thermique ?
Plus la résistance thermique est élevée, meilleure est l’isolation. Pour obtenir une bonne isolation thermique, il faut une valeur R élevée.
- Par exemple, si vous voulez isoler votre maison contre le froid, vous aurez besoin d’une valeur R d’au moins 3,5 m².K/W.
- Si vous cherchez une isolation contre la chaleur, vous aurez besoin d’une valeur R d’au moins 10 m².K/W.
C’est le type d’isolant et son épaisseur qui vont donc déterminer la valeur R finale de votre isolation. Par exemple, une couche de polystyrène de 1 cm d’épaisseur a une valeur R de 5,5 m².K/W, tandis qu’une couche de 3 cm d’épaisseur du même matériau aura une valeur R de 16 m².K/W.
De nombreux facteurs affectent la résistance thermique d’un isolant, tels que :
- Le type de matériau
- L’épaisseur du matériau
- La densité du matériau
- La surface du matériau
- La différence de température entre les deux surfaces
Tous ces facteurs doivent être pris en compte lors du choix d’un isolant pour votre maison ou votre entreprise.
Les matériaux isolants thermiques sont classés en trois catégories :
- les matériaux minéraux (laine de roche, laine de verre),
- les isolants synthétiques (polystyrène, polyuréthane…)
- les fibres végétales (chanvre, lin, coton…).
La résistance thermique est donnée par le coefficient R. Elle varie de 1 à 4 selon les matériaux. Plus R est grand, plus le matériau sera isolant.
La résistance thermique d’un isolant dépend de sa conductivité thermique λ et de son épaisseur e.
Les matériaux isolants peuvent être classés en fonction de leur conductivité thermique λ :
- Les bons isolants thermiques sont ceux dont la conductivité λ est inférieure à 0,1 W/(m-K) (par exemple, aérogel, mousse de polystyrène).
- Les isolants thermiques modérés ont une conductivité λ comprise entre 0,1 et 1 W/(m-K) (par exemple, la fibre de verre, la laine de roche).
- Les mauvais isolants thermiques ont une conductivité λ supérieure à 1 W/(m-K) (par exemple, le béton, la brique).
Le tableau ci-dessous indique la résistance thermique de certains matériaux d’isolation courants :
| Matériau | Conductivité thermique λ (W/m-K) | Epaisseur e (mm) | Résistance thermique R(m²-K/W) |
| Aérogel | 0,013 | 25 | 19.2 |
| Mousse de polystyrène | 0,032 | 40 | 12,5 |
| Fibre de verre | 0.040 | 50 | 10 |
| Laine de roche | 0.044 | 60 | 9.1 |
| Béton | 1.7 | 100 | 0.59 |
| Brique | 1.8 | 120 | 0.56 |
Comme vous pouvez le constater, l’aérogel est un très bon isolant thermique, avec une conductivité thermique λ de seulement 0,013 W/(m-K). Sa résistance thermique est de R=19,2 m²-K/W, ce qui est beaucoup plus élevé que les autres matériaux du tableau.
L’aérogel est fabriqué à partir d’un gel de silice qui a a été traité pour éliminer l’eau, ce qui donne un matériau composé à 99,8 % d’air. Il est très léger, avec une densité de seulement 0,3 g/cm³. L’aérogel a été mis au point par la NASA dans les années 1930 pour être utilisé dans les combinaisons spatiales.
La mousse de polystyrène est un autre bon isolant thermique, avec une conductivité λ de 0,032 W/(m-K). Sa résistance thermique est de R=12,5 m²-K/W.
Bon à savoir : Les matériaux isolants sont analysés et éprouvés en laboratoire. Or, la conductivité thermique (λ) peut être affectée par la température, l’infiltration d’air et la présence d’eau. Par exemple, en été, une journée chaude avec une température supérieure à 40°C produira une forte humidité près de la toiture. S’il n’y a pas de pare-vapeur entre l’isolant et la toiture, cela peut réduire la conductivité thermique du matériau. Notez donc qu’il s’agit d’un indicateur dont les performances en conditions réelles peuvent représenter une baisse d’efficacité de 15%.
Faire des économies d’énergie, c’est commencer par bien choisir son isolant
Lorsqu’il s’agit d’isolation, il y a de nombreux facteurs à prendre en compte. Le type d’isolant, l’épaisseur du matériau et la densité du matériau sont tous des éléments importants à prendre en considération.
Vous devrez également tenir compte de la surface du matériau et de la différence de température entre les deux surfaces. Il existe une grande variété de matériaux d’isolation thermique, chacun ayant ses propres avantages et inconvénients. Il est important de choisir un isolant qui correspond à vos besoins et à votre climat.