Qu’est-ce que la résistance thermique et comment la calculer ?

Vous envisagez d’améliorer l’isolation de votre maison pour réaliser des économies d’énergie et gagner en confort, hiver comme été ? Excellente initiative: l’isolation thermique des murs, des combles ou des planchers bas constitue souvent le premier poste de travaux à traiter afin de diminuer sa facture de chauffage. Divers paramètres sont à considérer pour cette opération de rénovation, dont la résistance thermique des matériaux, un indicateur capital. De quoi s’agit-il exactement? Comment calcule-t-on ce coefficient R si important? Quels sont les seuils à respecter pour être conforme à la réglementation française et bénéficier des aides à la rénovation énergétique? Hellio vous répond!

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La résistance thermique, un indicateur du pouvoir isolant des matériaux

La résistance thermique est une unité de référence à connaître, et à comprendre, si vous prévoyez des travaux d’isolation au sein de votre logement.

Définition de la résistance thermique

La résistance thermique est une donnée relative à la transmission de chaleur. Elle renvoie à la performance de l’isolant utilisé: béton cellulaire, polystyrène expansé, laine de verre, perlite expansée, chanvre, fibre de bois ou de textile, ouate de cellulose…

Concrètement, la résistance thermique désigne la capacité du matériau à éviter le passage de la chaleur ou du froid pour une épaisseur donnée. Plus ce facteur est élevé, plus l’isolation est efficace.

Sa valeur est indiquée par la lettre R. Voilà pourquoi on parle également de « coefficient R ». Elle s’exprime en mètre carré-kelvin par watt (m2.K/W). Un kelvin, unité de température thermodynamique du système international, est égal à une variation d’un degré Celsius (0 °C = -273 °K ; 1 °C = -272 °K, etc.)

La résistance thermique s’applique aussi bien aux parois de la maison qu’aux matériaux. En effet, les murs, les planchers bas et des combles ou encore les toitures disposent d’une résistance thermique propre, à laquelle s’ajoute celle de l’isolant mis en place.

L’importance d’une bonne résistance thermique pour éviter le gaspillage énergétique

L’enveloppe du bâtiment doit offrir une résistance thermique uniforme afin que l’isolation soit efficace. Lorsqu’il y a une rupture, et que la résistance thermique varie sensiblement par endroits, on parle de pont thermique. Ces zones où la barrière isolante s’interrompt se situent généralement aux points de jonction du bâtiment, par exemple entre les façades et les planchers et au niveau des ouvertures (fenêtres, portes, vérandas, etc.).

Une telle discontinuité entre les matériaux et les parois entraîne des déperditions de chaleur au sein du logement, et donc, des dépenses en chauffage excessives.

Isoler sa maison, c’est moins de dépenses et plus de confort!

Conductivité, transmission, déphasage: les différences avec la résistance thermique

Avant d’aller plus loin, et d’entrer dans le détail du calcul de la résistance thermique, quelques éclaircissements s’imposent. En effet, d’autres termes techniques entrent en jeu dans le cadre d’une isolation thermique. Ce jargon professionnel peut prêter à confusion pour les particuliers. Faisons donc le point sur quelques définitions afin d’éviter toute méprise et incompréhension.

Outre la résistance thermique, deux indicateurs supplémentaires servent à apprécier l’efficacité des isolants:

• La conductivité thermique, mesurée par le coefficient lambda λ : elle traduit la faculté du matériau à transmettre la chaleur ou la fraîcheur. Le lambda isolation s’exprime en watt par mètre-kelvin (W/m.K). Lorsqu’il est bas, il témoigne d’une faible conductivité et donc d’un fort pouvoir isolant, et inversement. Le coefficient lambda intervient dans le calcul de la résistance thermique.

• La transmission thermique, mesurée par le coefficient U (Up pour les parois, Ud pour les portes, Ug pour les vitrages et Uw pour les fenêtres) : elle caractérise la performance thermique des parois constituées de plusieurs matériaux, et s’exprime en watt par mètre carré-kelvin (W/m².K). Le coefficient de transfert calorifique est le contraire de la résistance thermique, puisqu’il permet d’évaluer les déperditions thermiques en indiquant la quantité de chaleur qui s’échappe d’une paroi. Ainsi, plus le résultat U est petit, plus l’isolation est puissante.

Gare également à ne pas confondre la résistance thermique avec le déphasage thermique. Cette notion clé renvoie au temps que met la chaleur à traverser un isolant, et donc à s’introduire à l’intérieur du logement depuis l’extérieur. Elle s’exprime en heures, et impacte le confort thermique des occupantes et occupants au sein de l’habitation. Concrètement, un isolant avec un déphasage thermique de longue durée garantit une protection optimale contre les pics de chaleur en été.

La méthode de calcul de la résistance thermique (R)

Selon l’annexe 2 de l’arrêté du 3 mai 2007, « les règles Th-bât définissent le mode de calcul des résistances thermiques des produits et des parois ». Ces règles Th-bât, qui comportent 6 fascicules, se destinent aux professionnels du bâtiment pour les calculs réglementaires.

L’acte réglementaire communique également des valeurs par défaut pour chaque type de paroi (murs en brique ou en béton) et pour les isolants existants. Ces données peuvent être exploitées en l’absence de valeurs connues.

R = rapport entre l’épaisseur et la conductivité thermique du matériau

Pour obtenir le résultat de la résistance thermique d’un matériau isolant, la formule consiste à diviser son épaisseur en mètres par sa conductivité thermique. Soit R = e/λ.

Par exemple, pour un matériau épais de 10 cm, et dont le lambda est de 0,028W/m.K :

R = 0,10/0,028, soit 3,57m².K/W.

Le fait de calculer la résistance thermique permet de déterminer l’épaisseur(e) de la couche isolante à installer dans les murs, les planchers, les combles, etc. En effet, e = R x λ. Dès lors, il est possible d’améliorer la résistance thermique d’un produit en augmentant son épaisseur.

Enfin, la résistance thermique d’une paroi isolée s’obtient en additionnant la résistance thermique de la paroi existante et celle de l’isolant posé. S’il y a plusieurs matériaux au sein de la paroi, il faut alors faire la somme de l’ensemble des couches mises en place.

Exemple de calcul pour une bonne isolation

Prenons le cas d’un ménage qui désire isoler les combles de sa maison. Hellio, spécialiste en maîtrise de l’énergie, effectue une visite technique gratuite du logement. En tant qu’organisme mandataire, Hellio mobilise l’ensemble des aides financières disponibles pour aider le foyer à réduire son reste à charge, et les déduit directement du devis fourni.

Pour satisfaire les conditions d’éligibilité aux primes, la résistance thermique pour l’isolation des planchers de combles perdus doit être supérieure ou égale à 7 m².K/W. Supposons que le choix du matériau isolant se porte sur des flocons de laine de verre, qui possèdent une conductivité thermique (λ) de 0,045W/m.K.

L’épaisseur nécessaire à souffler pour une résistance thermique aux normes sera donc de :

e = 7 x 0,045, soit 31,5 cm.

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Les exigences réglementaires pour le coefficient R en cas de construction et de rénovation

Deux réglementations thermiques existent à l’heure actuelle, selon que le projet concerne l’isolation d’une maison neuve ou d’une maison ancienne :

• La réglementation environnementale 2020 (RE 2020) fixe de nouvelles exigences de performance énergétique pour la construction de bâtiments en France. Elle remplace l’ancienne réglementation thermique de 2012 (RT 2012), et s’applique aux logements neufs depuis 2023.
• La réglementation thermique des bâtiments existants (RT existant) se décline en 3 versions selon la taille de l’édifice et l’ampleur des travaux de rénovation. Pour les particuliers, la RT dite par élément est celle à retenir, voire la RT « travaux embarqués » pour les chantiers importants comme la transformation de garages ou de combles en pièces habitables.

Qu’il s’agisse d’un projet de construction ou de rénovation, ces réglementations thermiques déterminent un certain nombre de caractéristiques techniques minimales à atteindre en matière d’isolation des habitations.

Concernant la résistance thermique, les valeurs varient selon 3 paramètres :

• Le type de bâtiment (neuf ou existant) : les critères à respecter sont relatifs à la RE 2020 ou à la RT existant.
• L’espace de l’habitation à isoler (toiture, murs, sols…) : les pertes de chaleur fluctuent selon les surfaces, chacune a donc son propre seuil de résistance thermique à atteindre.
• La zone climatique dans laquelle se situe le logement(H1, H2, H3) : les départements français sont répartis en 3 zones climatiques en fonction des températures hivernales et estivales.

Dans sa fiche des exigences réglementaires pour les travaux de rénovation, l’Ademe rappelle les seuils de résistance thermique pour chaque poste d’isolation:

Les valeurs concernent la résistance thermique de la paroi opaque ainsi que celle de l’isolant en m².K/W. Des exceptions sont possibles sous certaines conditions spécifiées dans la réglementation.

Un critère essentiel pour bénéficier d’aides financières à l’isolation en 2024

Les opérations d’isolation thermique, en raison de leur importance cruciale dans l’amélioration de la performance énergétique des bâtiments, sont éligibles aux aides à la rénovation. Pour garantir l’efficacité des travaux, les seuils de résistance thermique minimale ont été rehaussés.

Quel niveau de résistance thermique pour profiter de la prime CEE?

Dans le cadre du dispositif des certificats d’économies d’énergie (CEE), vous pouvez toucher la prime énergie en isolant votre maison ou votre appartement, si vous répondez aux critères d’éligibilité. Une bonne résistance thermique fait partie des conditions à respecter.

Voici les limites minimales de résistance thermique en France métropolitaine selon les fiches d’opérations standardisées:

• Isolation de comble ou de toiture (BAR-EN-101): R ≥ 7 m².K/W en comble perdu et 6 m².K/W en rampant de toiture,
• Isolation de mur (BAR-EN-102): R ≥ 3,7 m².K/W,
• Isolation de plancher (BAR-EN-103): R ≥ 3 m².K/W,
• Isolation de toiture-terrasse (BAR-EN-105): R ≥ 4,5 m².K/W.

Ici, les valeurs correspondent à la résistance thermique installée, à savoir celle du matériau isolant mis en place.

Quel coefficient R pour obtenir MaPrimeRénov’?

Pour rappel, MaPrimeRénov’ se découpe en deux parcours, hors copropriétés:

• MaPrimeRénov’ Décarboné: il concerne les rénovations par gestes, telles qu'un changement de système de chauffage ou des travaux d'isolation.
• MaPrimeRénov’ Accompagné: il vise les rénovations d’ampleur, via la réalisation d’un bouquet de travaux permettant un saut minimum de 2 classes sur le diagnostic de performance énergétique (DPE).

L’arrêté du 17 novembre 2020 définit les obligations techniques à satisfaire pour prétendre à la prime de transition énergétique. Pour plus de simplicité, France Rénov’ a regroupé l’ensemble des modalités au sein d’un guide consacré aux aides financières en 2024. On y retrouve les seuils de résistance thermique minimale exigée des matériaux pour les deux parcours MaPrimeRénov’.

MaPrimeRénov’ Décarboné

• Isolation de mur en façade ou en pignon: R ≥ 3,7 m².K/W,
• Isolation de toiture-terrasse: R ≥ 4,5 m².K/W,
• Isolation de rampant de toiture et de plafond de comble: R ≥ 6 m².K/W.

L’isolation des planchers de combles perdus et des planchers bas sur un local non chauffé ne fait pas partie des travaux finançables par MaPrimeRénov’ Décarboné.

MaPrimeRénov’ Accompagné (rénovation globale)

• Plancher de comble perdu: R ≥ 7 m².K/W,
• Rampant de toiture: R ≥ 6 m².K/W,
• Toiture-terrasse: R ≥ 6,5 m².K/W,
• Isolation thermique par l’intérieur: R ≥ 3,7 m².K/W,
• Isolation thermique par l’extérieur: R ≥ 4,4 m².K/W,
• Plancher bas: R ≥ 3 m².K/W.

Précision utile: la rénovation d’ampleur d’une maison individuelle ou d’un appartement est également éligible à la prime CEE (fiches BAR-TH-174 et BAR-TH-175). Les seuils de résistance thermique à respecter sont identiques à ceux de MaPrimeRénov’ Accompagné.

Et si R n’est pas respecté?

Les matériaux d’isolation des parois doivent être conformes aux critères imposés. Sinon, pas de prime ! Toutefois, certaines situations peuvent donner lieu à des dérogations, en cas de contraintes techniques, patrimoniales ou architecturales, comme l’indique France Rénov’ dans sa FAQ.

Jusqu’à 90% du montant des travaux pris en charge grâce aux aides