1. 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. 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 !

4. 4

5. 5
« 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.

6. 6

7. 7

8. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 14
Première partie : Cadre général de l’étude
1. Exigences énergétiques et environnementales
2. Modes constructifs
3. Classification écologique des matériaux

15. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.
7
Norme 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 41
Deuxième partie : Approche théorique
4. Les isolants
5. Notions hygrothermiques
6. Mise en œuvre

42. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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