Le polystyrène expansé (EPS), matériau isolant très répandu dans la construction, offre une solution efficace pour améliorer l'efficacité énergétique des bâtiments. Sa structure alvéolaire, composée de millions de cellules d'air emprisonnées, lui confère d'excellentes propriétés d'isolation thermique.
Face aux enjeux du réchauffement climatique et aux réglementations strictes comme la RE2020, l'optimisation de l'isolation thermique est devenue une priorité absolue. L'EPS, grâce à son excellent rapport qualité-prix et sa facilité de mise en œuvre, s'impose comme un choix judicieux pour les projets de construction neuve et de rénovation énergétique.
Propriétés thermiques du polystyrène expansé (EPS)
La performance d'un isolant se mesure à travers plusieurs propriétés thermiques. Comprendre ces propriétés est essentiel pour choisir le matériau le plus adapté à ses besoins.
Conductivité thermique (λ) et résistance thermique (R)
La conductivité thermique (λ), exprimée en W/(m.K), indique la capacité d'un matériau à transmettre la chaleur. Plus la valeur de λ est faible, meilleure est l'isolation. Pour l'EPS, λ varie généralement entre 0.030 et 0.040 W/(m.K) selon sa densité. Une densité plus élevée (exprimée en kg/m³) correspond généralement à une conductivité thermique plus faible. La résistance thermique (R), en m².K/W, représente la résistance au flux de chaleur. Elle se calcule en divisant l'épaisseur (en mètres) par la conductivité thermique (R = épaisseur / λ). Un panneau EPS de 12 cm (0.12 m) et un λ de 0.033 W/(m.K) a une résistance thermique de 3.64 m².K/W.
- Exemple 1: Panneau EPS 10 cm, densité 20kg/m³, λ = 0.035 W/(m.K), R = 2.86 m².K/W
- Exemple 2: Panneau EPS 15 cm, densité 25kg/m³, λ = 0.032 W/(m.K), R = 4.69 m².K/W
Inertie thermique
L'inertie thermique mesure la capacité d'un matériau à stocker la chaleur. L'EPS, avec sa faible densité, présente une faible inertie thermique. Ceci implique une réponse plus rapide aux variations de température extérieure, ce qui peut être un avantage dans certains contextes climatiques.
Perméabilité à la vapeur d'eau
L'EPS est un matériau peu perméable à la vapeur d'eau. Cette caractéristique est importante pour éviter la condensation à l'intérieur de l'isolation, un facteur susceptible de réduire son efficacité et de favoriser la formation de moisissures. Il est donc crucial d'assurer une bonne ventilation et, si nécessaire, d'utiliser un pare-vapeur pour gérer l'humidité dans l'enveloppe du bâtiment. Une bonne étanchéité à l'air est également essentielle.
Résistance thermique saisonnière (RSI)
Le RSI prend en compte les variations climatiques sur une année entière pour évaluer la performance de l'isolant. C’est un indicateur plus complet que le simple R, car il intègre l’influence des températures extérieures et de l’humidité sur les performances de l'isolant tout au long de l’année. Le RSI est donc un facteur essentiel pour une évaluation précise de la performance énergétique du bâtiment.
Facteurs influençant la performance thermique de l'EPS
La performance de l'isolation en EPS dépend non seulement des propriétés du matériau, mais également de nombreux autres facteurs.
Influence de la densité et du type d'EPS
La densité de l'EPS influence directement sa conductivité thermique. Plus la densité est élevée, plus l'isolation est performante. Cependant, une densité supérieure se traduit souvent par un coût plus élevé. Il existe différents types d'EPS (blanc, graphité), chacun ayant des caractéristiques spécifiques en termes de densité et de conductivité thermique. L'EPS graphité, par exemple, grâce à l'ajout de graphite, offre des performances thermiques supérieures à l'EPS blanc pour la même épaisseur.
Vieillissement et dégradation
Au cours du temps, la performance thermique de l'EPS peut diminuer légèrement à cause de la compression progressive du matériau sous son propre poids ou sous l'effet de charges externes. Une absorption d'humidité peut également dégrader ses propriétés. Cependant, ce phénomène est généralement lent et limité, et la durée de vie de l'EPS reste longue.
Mise en œuvre et ponts thermiques
Une pose mal exécutée peut réduire drastiquement l'efficacité de l'isolation. Les ponts thermiques, zones où la continuité de l'isolant est rompue, provoquent des déperditions de chaleur importantes. Une pose soignée, évitant les joints mal faits et les espaces vides, est indispensable. Il est également crucial de veiller à la continuité de l’isolant autour de tous les éléments traversant l’enveloppe (fenêtres, portes, etc.).
Compatibilité avec d'autres matériaux
Le choix des matériaux associés à l'EPS est crucial. Une compatibilité chimique et physique entre l'EPS et les autres composants de l'enveloppe du bâtiment (pare-vapeur, revêtements, etc.) est essentielle pour garantir la longévité et la performance de l'isolation. Une mauvaise compatibilité peut entraîner des réactions chimiques ou physiques, dégradant les matériaux et compromettant l'efficacité de l'isolation.
Impact environnemental
La fabrication de l'EPS utilise des ressources énergétiques et produit des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, le recyclage de l'EPS est possible, permettant de réduire son impact environnemental. De plus, de nouvelles formulations moins impactantes sont continuellement développées.
Applications du polystyrène expansé en isolation
L'EPS est utilisé dans de nombreuses applications d'isolation thermique.
Isolation des murs (ITE et IRI), toitures et sols
L'EPS est idéal pour l'isolation thermique par l'extérieur (ITE) et par l'intérieur (IRI) des murs, des toitures (toitures terrasses, combles perdus), et des sols. Sa légèreté facilite la mise en œuvre et son faible coût le rend compétitif. L'épaisseur des panneaux est déterminée selon les exigences thermiques du bâtiment et le climat.
- ITE : Isolation Thermique par l'Extérieur
- IRI : Isolation Thermique par l'Intérieur
Cas d'étude : rénovation d'une maison ancienne
Dans une rénovation énergétique d'une maison ancienne, l'application d'une isolation par l'extérieur avec des panneaux d'EPS de 14 cm d'épaisseur a permis une réduction de 30% de la consommation énergétique. La résistance thermique obtenue était de 4.24 m².K/W (λ= 0.033 W/(m.K)), améliorant significativement le confort thermique et réduisant notablement les pertes de chaleur.
Innovations: EPS graphité
L'EPS graphité, grâce à l'intégration de particules de graphite, affiche une conductivité thermique encore plus faible que l'EPS blanc. Ceci permet d'atteindre des performances d'isolation supérieures pour une épaisseur réduite. C’est une option intéressante pour les rénovations où l’espace est limité.
Le polystyrène expansé (EPS) se présente comme une solution d'isolation thermique performante, économique et facile à mettre en œuvre, répondant aux exigences d’efficacité énergétique et de confort.