La performance énergétique des bâtiments est un enjeu majeur. Réduire la consommation d'énergie passe par une isolation thermique efficace. Le polystyrène expansé (EPS) et le polystyrène extrudé (XPS) sont des isolants largement utilisés pour leurs propriétés thermiques.
Le choix entre EPS et XPS dépend des spécificités du projet. L'EPS, plus léger et moins cher, convient pour l'isolation des murs par l'extérieur (ITE) ou des combles perdus. Le XPS, plus dense et résistant à l'humidité, est idéal pour les sols, les chapes isolantes, et les applications en contact avec le sol ou l'humidité.
Propriétés thermiques du polystyrène EPS et XPS
La performance thermique d'un isolant se caractérise principalement par sa conductivité thermique (λ) et sa résistance thermique (R). Une faible conductivité thermique indique une meilleure capacité d'isolation.
Conductivité thermique (λ)
La conductivité thermique (λ), mesurée en W/(m·K), représente la quantité de chaleur transférée à travers 1 mètre d'épaisseur du matériau pour une différence de température de 1 Kelvin. Un EPS standard présente une conductivité thermique d'environ 0.033 W/(m·K), tandis qu'un XPS atteint environ 0.030 W/(m·K). Des versions améliorées, comme l'EPS graphite, offrent des conductivités encore plus basses (environ 0.028 W/(m·K)). Comparé à la laine de verre (λ ≈ 0.035-0.040 W/(m·K)) ou la laine de roche (λ ≈ 0.035-0.045 W/(m·K)), le polystyrène offre une performance comparable ou supérieure pour une même épaisseur.
Pour illustrer, considérons un mur avec une différence de température de 20°C. Un mètre carré de polystyrène EPS standard de 10cm d'épaisseur (λ = 0.033 W/(m·K)) laissera passer environ 6.6 W de chaleur. Une amélioration à l'EPS graphite (λ = 0.028 W/(m·K)) réduit ces pertes à environ 5.6 W.
Résistance thermique (R)
La résistance thermique (R), en m².K/W, indique la capacité du matériau à s'opposer au flux de chaleur. Elle est calculée comme l'épaisseur (e) divisée par la conductivité thermique (λ): R = e/λ. Un panneau EPS de 12 cm (e = 0.12 m) et λ = 0.033 W/(m·K) aura une résistance thermique de R = 3.64 m².K/W. Un panneau XPS de même épaisseur et avec λ = 0.030 W/(m·K) offrira R = 4 m².K/W.
Plus la résistance thermique est élevée, meilleure est l'isolation.
Influence de la densité et de l'âge
La densité du polystyrène influe sur sa conductivité thermique, mais une densité excessive n'améliore pas toujours l'isolation. Un vieillissement prolongé peut aussi légèrement modifier les propriétés thermiques, mais l'impact reste généralement faible, surtout si le matériau est protégé de l'humidité.
Impact de l'humidité
L'humidité est un ennemi de l'isolation. Elle augmente la conductivité thermique, réduisant l'efficacité de l'isolant. Le XPS, grâce à sa structure extrudée, offre une meilleure résistance à l'humidité que l'EPS. Une protection appropriée, par exemple avec un pare-vapeur, est essentielle, surtout pour l'EPS, pour maintenir ses performances thermiques optimales.
- Conseils pour minimiser l'impact de l'humidité: Utiliser un pare-vapeur performant, veiller à une ventilation adéquate, et choisir un isolant adapté à l'environnement (XPS pour les zones humides).
Facteurs influençant la performance in situ
La performance thermique *in situ* est influencée par des facteurs liés à la mise en œuvre et aux interactions avec d'autres matériaux de la construction.
Mise en œuvre et ponts thermiques
Une pose soignée est cruciale pour éviter les ponts thermiques, zones de forte déperdition thermique. Les joints doivent être parfaitement étanches, et l’utilisation d'un adhésif approprié est primordiale. Une mauvaise installation peut réduire l'efficacité de l'isolation jusqu'à 30%. L'utilisation de fixations adaptées et l'application d'un enduit de finition contribuent à une installation efficace et durable.
Interactions avec les autres matériaux
La performance globale du système d'isolation dépend des interactions entre le polystyrène et les autres matériaux (béton, brique, bois, etc.). Une bonne compatibilité et une étude thermique préalable sont recommandées pour optimiser le système.
Effet de bord et solutions
L'effet de bord, phénomène de déperdition thermique accrue aux extrémités des panneaux, peut être atténué par l'utilisation de profilés ou de bandes d'étanchéité spécifiques. Cela permet d'optimiser l'isolation et de réduire les pertes de chaleur.
Calculs de performance thermique et logiciels
Des logiciels de calcul thermique permettent de simuler la performance d'un système d'isolation en tenant compte de tous les paramètres (épaisseur, conductivité thermique, matériaux, etc.). Ces outils sont précieux pour optimiser la conception et la réalisation des travaux d'isolation.
Normes et réglementations: RT 2012 et RE 2020
Les réglementations thermiques (RT 2012 et RE 2020) définissent des exigences de performance énergétique pour les bâtiments neufs. Le choix des matériaux isolants, dont le polystyrène, doit être en conformité avec ces réglementations pour garantir une isolation performante et une réduction significative des émissions de gaz à effet de serre.
Avantages et inconvénients du polystyrène EPS et XPS
Le polystyrène, malgré ses qualités isolantes, présente des avantages et des inconvénients qu'il convient d'évaluer avant le choix de l'isolant.
Avantages du polystyrène
- Haute performance thermique: Faible conductivité thermique pour une bonne isolation.
- Prix compétitif: Généralement moins cher que d'autres isolants performants.
- Facilité de mise en œuvre: Léger et facile à manipuler et à poser.
- Durabilité: Conserve ses propriétés isolantes sur le long terme si protégé de l'humidité.
Inconvénients du polystyrène
- Impact environnemental: La production de polystyrène consomme des ressources et génère des émissions de CO2. Le recyclage est essentiel.
- Inflammabilité: Le polystyrène est combustible, il est crucial d'utiliser des produits avec des traitements ignifuges conformes aux normes.
- Résistance à la compression: L'EPS a une faible résistance à la compression, limitant son utilisation dans certaines applications.
Alternatives écologiques et durables
Des alternatives aux isolants en polystyrène existent, offrant des performances thermiques équivalentes ou supérieures, avec un impact environnemental moindre. Parmi elles:
- Laine de bois: Isolant naturel, renouvelable et présentant de bonnes propriétés thermiques.
- Laine de chanvre: Isolant biosourcé, respirant et offrant une bonne isolation thermique et phonique.
- Ouate de cellulose: Isolant issu du recyclage du papier, avec des performances thermiques intéressantes et une bonne capacité d'absorption acoustique.
Le choix de l'isolant doit tenir compte des performances thermiques, du coût, de l'impact environnemental et des exigences spécifiques du projet.