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logo ressource btn Notre projet de maison écologique : des matériaux pour l'isolation

Niveau de lecture 5
Octobre 2012
Cet article est issu d'un TPE mené par des élèves de 1re de Bordeaux
 
L’homme n’a jamais cessé d’inventer, de créer et de fabriquer de nouvelles technologies et techniques dans le but d’améliorer son confort, dans son habitat et dans son mode de vie,  sans se soucier réellement des conséquences que cela pourrait avoir sur son environnement.  
C’est cette indifférence vis-à-vis du respect de la nature qui a engendré la pollution que nous connaissons.

 

Cette pollution, provoquée par l’industrialisation et la modernisation des sociétés, surtout accrue depuis le début de la première révolution industrielle, avec le développement des usines, des chemins de fer, des machines à vapeur, etc, a non seulement altéré l’environnement et l’atmosphère, mais elle signifie également une consommation, et donc une disparition progressive des énergies utilisées aujourd’hui dans l’industrie et au sein des ménages. 

Sommaire
           Isolation des murs
           Isolation de la toiture
           Isolation des fenêtres
 
Une isolation écologique pour les murs
 
Une isolation écologique consiste à isoler sa maison avec des matériaux sains et respectant l’environnement. C’est-à-dire qu’ils ne présentent pas de dégagements toxiques, qu’ils ne sont pas cancérigènes, que leur fabrication ne nécessite pas une importante consommation d’énergie, que leur lieu de création est proche du chantier, qu’ils ont une longue durée de vie et qu’ils seront recyclables lors de leur éventuelle démolition1.
Les isolants écologiques sont très nombreux, naturels, recyclables et ne dégagent pas de substances toxiques, même en cas d’incendie. Par exemple le bois, le liège expansé, le chanvre, le lin, la «laine» de coco, la « laine de coton », les roseaux, la laine de mouton…
 
Les murs extérieurs 
 
 Nous avons choisi le chanvre pour ses qualités écologiques. C’ est une plante qui peut atteindre 3 à 4 mètres de hauteur en quelques mois. Elle ne nécessite quasiment pas d’intrants ni d’irrigations (cette plante est robuste, elle n’a pas besoin d’entretien, de main d’œuvre, de rajout de produits tels que l’engrais ou les pesticides pour se développer, elle pousse vite) donc la quantité d’énergie nécessaire à la production (énergie «grise») est faible. Le chanvre résiste naturellement aux insectes et nuisibles (mites, rongeurs…). C’est un excellent isolant thermique et phonique. Les transports se font souvent sur de longues distances car les cultures de chanvre en France se situent dans le nord mais le bilan des fibres végétales comme fixateurs de CO2 reste très largement positif par rapport aux autres familles d’isolants. Le chanvre en construction n’a pas d’effet négatif connu sur la santé, et en cas d’incendie il résiste bien et ne dégage pas de substances toxiques. Le chanvre est entièrement récupérable, recyclable et même réintégrable. Comme c’est une plante à l’origine, il est aussi compostable.
 
Pour les murs extérieurs, nous avons choisi de bancher le chanvre2, car cette technique présente d’excellentes qualités isolantes et mécaniques. Elle permet de boucher tous les interstices à l’intérieur de l’ossature bois pour minimiser les échanges thermiques.
 
 
Le chanvre est donc sous forme de béton. Sa préparation : la paille de chanvre est broyée, ce qui donne un mélange de fibre et de poudre appelés lachènevotte. Cette chènevotte est ensuite malaxée par une bétonnière avec un liant à base de chaux et de l’eau. Le liant doit être acheté à des fabricants spécialisés pour être sûr du résultat. Ce mélange donne une pâte (appelée béton léger de chènevotte) que l’on coule entre deux panneaux de bois fixés contre l’ossature.

 Il reste maintenant à calculer l’épaisseur nécessaire de béton de chanvre dans le mur afin de s’assurer de la qualité thermique de la maison. Plus l’isolant est épais, plus la maison est isolée, mais le coût est croissant avec l’épaisseur et ce sont les premiers centimètres d’isolants qui sont efficaces. Nos calculs, en fonction de la conductivité thermique du béton de chanvre et des panneaux de bois, nous ont conduits à une épaisseur de 28 cm de béton de chanvre pour les murs extérieurs.
       
 
 - le pare-vapeur est la stratégie la plus répandue en France, elle consiste à poser du côté intérieur du mur un film (une feuille d’aluminium) imperméable à la vapeur d’eau et donc à l’air. Mais ce n’est pas une solution, car l’air, sous l’effet de la pression atmosphérique, cherche par tous les moyens à s’échapper. Et un film pare-vapeur est installé avec une grande quantité de raccords techniques (scotch entre les feuilles, les gaines, les canalisations…), ces points sont sensibles et s’ajoutent à ceux où le film pourra être détérioré ou déchiré. Conséquence, la condensation est concentrée en des points particuliers du mur au lieu d’être uniformément répartie sur sa totalité. Les dégâts sont également concentrés et amplifiés.
 
- la technique des parois « respirantes » est la stratégie écologique, elle est très répandue dans les pays nordiques. Les parois des murs sont constituées de matériaux hygroscopiques (qui favorisent la condensation, comme le bois). La paroi intérieure doit être cinq fois plus perméable à la vapeur d’eau que la paroi extérieure pour inciter la vapeur à sortir plus facilement du mur qu’elle n’entre. Pour cela on utilise un film freine-vapeur, afin d’augmenter la résistance de la paroi intérieure, ce film ne fait que freiner le passage de la vapeur, il n’a donc pas les mêmes inconvénients que les films pare-vapeur qui l’empêchent de passer.
   
Les liteaux permettent de laisser passer l’air entre les bardages (ou lambris) et les panneaux de coffrages afin de parer un éventuel moisissement.

 

 

 
 
 
 
 
 
 
2 : liteau
3 : film freine-vapeur
4 : panneau de coffrage en pin des Landes
5 : ossature bois : liteau d’ossature secondaire
6 : béton de chanvre
7 : bardage en pin des Landes
 
 
 
 
 
 
 
 
Les murs intérieurs :
 

Ils sont banchés de la même manière que les murs extérieurs, mais la couche de béton de chanvre est beaucoup plus fine, car elle ne sert ici qu’à une isolation phonique et non thermique. Les murs intérieurs font 10cm d’épaisseur (8cm de béton de chanvre et 2x1cm de panneaux)

 
 
1 : panneau de coffrage en pin des Landes
2 : béton de chanvre
3 : poteau d’ossature secondaire

 
 
 
 
 
Le mur à forte inertie : Il est intéressant de prendre en compte la capacité de certains matériaux à emmagasiner la chaleur, cette propriété est appelée inertie thermique. Les matériaux tels que la brique ou la pierre emmagasinent la chaleur ou la fraîcheur et la redistribuent lentement. Par exemple, en hiver, le chauffage tourne jusqu’au soir puis il est coupé. Grâce à un mur à forte inertie, le mur reste chaud et libère progressivement ses calories, ainsi la température des pièces descend très lentement, le confort thermique est assuré. Le bois n’ayant pas une bonne inertie, on utilise pour cela, un mur en brique de terre crue au centre de la maison en complément de la dalle en béton posée sur le sol au dessus du chauffage par le sol.
 
   
Une isolation écologique de la toiture
 
La terrasse végétalisée
 
Cette terrasse est recouverte de végétation. Les toitures ou terrasses végétalisées ont pour atouts écologiques, en ville, de réduire la pollution : en absorbant le bioxyde de souffre, l’oxyde d’azote, le plomb, le gaz carbonique ; en générant de l’oxygène ; en retenant les poussières et les pollens ; en augmentent l’humidité de l’air.
Elles contribuent à diminuer les coûts de traitements de l’eau par rétention d’une partie importante des précipitations. Elles sont aussi un refuge pour les animaux. Ces terrasses sont très isolantes, autant au niveau phonique que thermique. Une membrane d’étanchéité à l’air libre peut atteindre une température de surface supérieur à 60°C tandis que si elle est recouverte d’un système végétalisé, sa température ne dépassera pas les 25°C : augmentation de la durée de vie et isolation thermique très efficace.

La végétation : La terrasse, n’étant pas orienté plein sud, la végétation sera moins exposée aux rayons du soleil. Mais la maison étant en Aquitaine, il fait tout de même très chaud l’été, et la couche de terre ne faisant que 15 cm, la végétation risque de mourir. C’est pourquoi elle ne sera qu’herbacée ou arbustive. On mettra des plantes vivaces et couvres-sols très résistants aux températures extrêmes afin de réduire leur assèchement par le soleil et le vent et minimiser l'entretien.
   
 
 
 
2 : Solive (poutre) en pin des Landes
3 : Chanvre en vrac
4 : Contre-plaqué
5 : Film d’étanchéité

6 : Billes d’argile pour drainer le surplus d’eau
7 : Film anti-racines
8 : Terre : 15 cm pour pouvoir recevoir une plantation herbacée.
9 : Végétation
10 : Bordure en bois
11 : Mur porteur extérieur du rez-de-chaussée
 
 
 
 
 
L’isolation des fenêtres et des surfaces vitrées
 
Dans une maison, les fenêtres, de par leur transparence et leur ouverture, sont les points les plus vulnérables en matière de déperditions thermiques, c’est pourquoi il est nécessaire de les isoler de façon à garder dans l’habitation un confort thermique plus ou moins homogène. Nous savons que la qualité de l’ensoleillement varie suivant l’orientation des fenêtres, c’est pourquoi il est nécessaire de ne pas mettre les mêmes types de vitrage au nord et au sud.
   
Les surfaces vitrées orientées au nord, en hiver, ne doivent pas laisser sortir la chaleur, tout en laissant entrer la lumière. C’est pourquoi nous utiliserons des double-vitrages à isolation thermique renforcée « éco plus » (voir schéma ci-dessous), qui consiste à déposer sur la surface du verre intérieure une couche invisible d’oxyde métallique qui a pour effet de renvoyer vers l’intérieur la majorité du flux thermique qui tente de sortir. Cela permet ainsi un gain de 70 % d’isolation thermique par rapport à un simple vitrage. Cependant, cette technique n’empêche pas la pénétration de la lumière et de la chaleur solaire, ce qui lui confère un très bon bilan énergétique « gains / déperditions ».

 
Les surfaces vitrées orientées au sud, en été, doivent empêcher le passage de la chaleur à l’intérieur de la maison. Étant donné que le bâtiment est situé en Aquitaine, et que, à cause du réchauffement climatique, la chaleur en été est élevée, nous avons besoin de double-vitrages à isolation thermique renforcée, mais cette fois avec la couche d’oxyde métallique sur la vitre extérieure, pour renvoyer vers l’extérieur la majorité du flux thermique.
 
Vitrage à isolation thermique renforcée « éco plus »
(doc Saint-Gobain Vitrage)
Image modifiée, tirée de « l’isolation écologique de Jean-pierre Oliva
(Illustration provisoire)
   
 (Le double-vitrage est constitué de deux vitres, séparées l’une de l’autre par une lame d’air déshydratée de 6 à 12 mm d’épaisseur)
 
Afin d’éviter les déperditions thermiques, l’étanchéité des cadres des fenêtres est nécessaire, c’est pourquoi nous devons y apporter une attention particulière. Nous allons donc utiliser, pour toutes les fenêtres de notre maison environnementale, des cadres en pin maritime, pour ses excellentes propriétés thermiques.
 
 


1. Les polystyrènes, par exemple, sont soupçonnés d’être cancérigènes et mutagènes et ils contribuent à l’effet de serre en dégageant du pentane, de plus ils ne sont pas recyclables et demandent beaucoup d’ «énergie grise», c’est-à-dire une dépense d’énergie lors de la fabrication.
2. Couler du béton dans des banches (panneaux de coffrage)


Iconographie :  les auteurs