Qu’est-ce qu’un matériau isolant ?
Un matériel isolant est un terme général désignant les matériaux qui ont pour effet de bloquer le transfert de chaleur.
Les matériaux isolants sont également appelés isolation ou isolants thermiques et, selon leur utilisation, les isolants thermiques ou frigorifiques sont également inclus dans l’isolation. Dans la construction, on pense souvent que l’isolation sert à protéger contre le froid, mais elle peut également être utilisée pour améliorer l’efficacité du refroidissement et protéger contre la chaleur.
De plus, les matériaux isolants sont souvent synonymes de réduction des coûts car ils constituent une partie invisible du bâtiment. Cependant, l’isolation ne contrôle pas seulement le transfert de chaleur, mais prévient également les dommages causés au bâtiment par la condensation et d’autres facteurs.
Utilisation des matériaux isolants
Des exemples familiers d’utilisation d’isolants se trouvent dans les murs, les toits ou les sous-sols des habitations afin d’améliorer l’habitabilité. L’amélioration de l’isolation d’un logement permet de le chauffer et de le refroidir plus facilement, ce qui rend la vie plus confortable.
Les matériaux isolants permet également d’économiser de l’énergie en améliorant l’efficacité du chauffage et de la climatisation. Dans l’industrie, les matériaux isolants sont utilisés pour accroître l’efficacité des équipements de chauffage tels que les fours et les fours de frittage.
Les températures à l’intérieur des équipements de chauffage étant extrêmement élevées, on utilise généralement des matériaux d’isolation réfractaires tels que des briques résistantes à la chaleur.
Principe des matériaux isolants
L’isolation thermique utilise l’air pour empêcher le transfert de chaleur. L’air étant un gaz et ayant une très faible conductivité thermique, une grande quantité d’air est aspirée dans l’isolant pour obtenir des propriétés d’isolation thermique élevées.
Toutefois, l’air étant un gaz, il peut échanger de la chaleur par convection. Pour concevoir des matériaux isolants performants, des mesures sont donc prises pour empêcher la convection de l’air. Les matériaux isolants de haute performance utilisent des fibres et des matériaux poreux à conductivité thermique relativement faible, tels que l’uréthane, le verre et le silicone, pour piéger l’air dans de petits vides, empêchant ainsi la convection de réduire les propriétés d’isolation.
Le mécanisme d’isolation est le même pour les fibres animales telles que les plumes, qui sont des matériaux isolant naturels. L’air est retenu dans les espaces entre les fibres, ce qui rend la convection difficile et assure l’isolation. L’effet isolant du bois fonctionne de la même manière, mais ses propriétés isolantes varient considérablement en fonction du type de bois.
En règle générale, les bois ayant une faible densité et un poids léger sont plus utiles en tant que matériaux isolants thermique. D’autres mesures consistent à réduire la conductivité thermique du solide lui-même, ce qui forme une structure qui emprisonne l’air, et à mélanger du noir de carbone pour inhiber le transfert de chaleur par rayonnement.
Type de matériaux isolants
1. Matériaux isolants à base de fibres
Les matériaux isolants à base de fibres sont des matériaux isolants thermique dont la structure est formée par des fibres entrelacées. La structure est constituée de nombreux vides entre les fibres.
Parmi les matériaux isolants à base de fibres, on trouve la laine, les fibres végétales et le bois. La laine est un matériau naturel et donc très cher. Il est également difficile de se la procurer au Japon, car peu de fournisseurs sont en mesure de la traiter. Cependant, elle a des propriétés de contrôle des insectes et de l’humidité et possède d’excellentes propriétés d’isolation thermique.
Les matériaux isolants inorganiques comprennent les matériaux vitreux, minéraux, argileux et carbonés. La laine de verre est un exemple typique de matériau vitreux. La laine de verre est un matériau traditionnel qui était souvent utilisé dans les maisons en bois.
En raison de l’utilisation de fibres de verre dans le matériau, celui-ci est ignifuge. Toutefois, elle se caractérise par sa tendance à absorber l’humidité, d’où la nécessité de prendre des mesures contre l’humidité.
2. Matériaux isolants en plastique expansé
Les matériaux isolants en plastique expansé sont des isolants thermiques dans lesquels un agent moussant est mélangé au plastique et expansé pour former une structure qui ressemble à des bulles d’air emprisonnées dans le plastique. Il s’agit d’un produit similaire à la mousse de polystyrène, par exemple.
Il est plus difficile de produire des débris fins que les matériaux isolants à base de fibres et sa résistance est souvent plus élevée, mais comme il s’agit d’un plastique, sa résistance au feu et à la chaleur sont souvent des points faibles. Parmi ces matériaux, la mousse phénolique est fabriquée à partir de résine phénolique, qui présente une résistance élevée à la chaleur.
3. Matériaux isolants à base de céramique
L’isolation à base de céramique est rarement utilisée dans les applications de construction, mais elle est utilisée dans des environnements particulièrement chauds tels que les appareils et les fours, car elle ne s’enflamme pas facilement. Les matériaux isolants les plus performants en termes de conductivité thermique, tels que l’aérogel et la silice pyrogénée, sont désormais disponibles.
4. Panneaux composites organiques/inorganiques
Les panneaux composites organiques/inorganiques comprennent des matériaux composites qui combinent des fibres de verre avec des résines thermodurcissables et des aérogels. Ces matériaux peuvent combiner des caractéristiques organiques et inorganiques et maximiser les avantages de chacune d’entre elles. Les caractéristiques désavantageuses peuvent également être compensées par l’un d’entre eux pour en faire un matériau approprié.
Ces deux matériaux isolants assurent une isolation thermique en retenant l’air dans les interstices entre les fibres et dans le matériau poreux.
Comment choisir un matériau isolant ?
L’une des clés du choix d’un isolant est de se référer à la conductivité thermique du matériau isolant. Pour certains types d’isolation, la densité du matériau isolant est également un indicateur de la performance de l’isolation.
Par exemple, si l’on prend la laine de verre comme matériau d’isolation à base de fibres, la laine de verre de 10 K a une conductivité thermique d’environ 0,050 (W/m-k). En revanche, la conductivité thermique de la laine de verre 32K est d’environ 0,036 (W/m-k). Si l’on compare les deux, la laine de verre 32K a une meilleure performance d’isolation thermique.
En effet, plus la valeur de la conductivité thermique est faible, plus le matériau isolant est performant. D’autre part, plus la valeur de la densité du matériau d’isolation est élevée, plus sa performance d’isolation est élevée. De plus, plus la densité est élevée, plus le matériau est résistant, ce qui le rend plus facile à manipuler.
Cela montre que la conductivité thermique et la densité du matériau d’isolation sont des indicateurs lors du choix d’un matériau d’isolation. D’autres comparaisons portant sur la résistance aux flammes, la résistance aux insectes, les propriétés de contrôle de l’humidité et le prix vous aideront à affiner le choix du matériau isolant dont vous avez besoin.
Autres informations sur les matériaux isolants
Méthodes de construction des matériaux isolants
Il existe trois grands types de méthodes de construction des matériaux isolants. Le matériau isolant est important, mais il est également important de choisir la bonne méthode de construction, car l’effet d’isolation varie en fonction de la méthode.
Méthode d’isolation par remplissage
La méthode d’isolation par remplissage est la méthode de construction d’isolation la plus souvent choisie pour les maisons en bois au Japon. Dans cette méthode, l’isolation est installée entre les matériaux de structure et autres matériaux à l’intérieur du bâtiment plutôt que sur les murs extérieurs.
En général, des produits tels que les matériaux à base de fibres et la mousse de plastique sont souvent utilisés. Les avantages de cette méthode sont que l’épaisseur de l’isolation peut être sécurisée, que les coûts de construction sont relativement faibles et que le matériau isolant ne se détériore pas facilement.
En revanche, les inconvénients sont les suivants : une différence de température se produit entre l’intérieur et l’extérieur du mur, ce qui peut facilement entraîner de la condensation, et le matériau isolant occupe une partie de l’espace du bâtiment, ce qui réduit la quantité d’espace pouvant être utilisée de manière efficace.
Méthode d’isolation par l’extérieur
La méthode d’isolation par l’extérieur est une méthode de construction dans laquelle des matériaux isolant en forme de bateau sont installés à l’extérieur du matériau de construction. Cette méthode réduit la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur du mur, car l’isolation est installée à l’extérieur du matériau structurel, ce qui réduit la condensation.
De plus, l’isolation intérieure est supprimée, ce qui libère de l’espace dans le grenier et dans d’autres endroits qui peuvent être utilisés plus efficacement. Cependant, le matériau d’isolation ne peut pas être très épais et il est nécessaire de faire attention au relâchement et à la déformation du matériau d’isolation en raison de sa proximité avec l’environnement extérieur.
Méthode d’isolation supplémentaire
La méthode d’isolation supplémentaire est une méthode de construction qui combine la méthode d’isolation par remplissage et la méthode d’isolation par l’extérieur. En ajoutant les avantages de l’une et de l’autre, l’effet d’isolation peut être encore amélioré.
Toutefois, pour l’installer, vous devez trouver un entrepreneur capable de réaliser les deux types d’installation ou faire appel à des entrepreneurs distincts. L’inconvénient de cette méthode est qu’elle est plus coûteuse.