Nous avons observé au microscope nos différents matériaux, cependant le polystyrène expansé et le polystyrène extrudés étant opaque, nous ne pouvions rien en tirer si nous l’observions au microscope.

 

Les matériaux naturels :

 observation au microscope optique de la fibre de bois (x 100) 

 

 

observation au microscope optique du chanvre/lin (x100)

 

Les matériaux minéraux

 

 

 observation au microscope optique de la laine de roche (x100)

 

observation au microscope optique de la laine de verre (x100)

 

Lors de l’observation de la laine de verre, la matière étant trop compactée et trop fine, nous n’avons pas réussi à mettre à part un seul brin, contrairement aux autres.

Nous pouvons donc déduire de ces observations que les matériaux naturels ne présentent pas de résidus de colle, ce qui est vrai. En outre, on remarque que la laine de verre et la laine de roche (isolants minéraux) ont des fibres plus fines que les isolants naturels observés. En effet, la matière est plus compacte et plus fine que la fibre de bois ou le chanvre/lin, elle peut donc capturer l'air. Avec cela, on peut confirmer ce que nous avons expliqué plus tôt sur l’efficacité de l’air en tant qu’isolant 'ici' .

 

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Compte rendu de l'expérience avec les isolants 

  Comme nous le démontre le protocole suivant, pour chaque isolant, nous avons relevés la température avant le matériau, à l'intérieur du matériau et après le matériau afin de tester ses capacités en terme de résistance thermique.

  Cette expérience à été réalisée sur une période identique de 20 minutes pour tous les matériaux, cependant les expériences n’ayant pas été réalisées toutes en même temps et dans des lieux différents, il est possible que certaines données ne soit pas d’une précision telles qu’elles auraient puent l’être.

 

Sur l’ensemble des graphiques, on peut donc observer que l’allure de la courbes T3 semble être la plus régulière. En effet, cette sonde étant exposée aux rayons de la lampe IR, la courbe nous montre l’augmentation progressive de la température à laquelle la lampe chauffe.

Ensuite, la courbe T2 nous indique la température relevée au milieu de l’isolant. Comme nous pouvons le voir, cette indicateur est le plus variable des trois.

Quant à la courbe de la sonde T1, elle nous indique la température qu’il serait susceptible de faire à l’intérieur d’une maison. Elle résulte donc de la qualité de l’isolant.

 

Les matériaux naturels :

 

• Chanvre et lin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Fibre de bois

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Au bout de 8 minutes, sur la courbe du chanvre/lin, on remarque que la courbe bleu (T1) reste à environ 24,8°C, mais la courbe verte (T3) augmente encore jusqu’à atteindre environ 62°C. Au contraire, la courbe rouge est plus variable: de 8 à 15 minutes, on remarque que l’allure de la courbe est plus curviligne (ex: 11min = 37,2°C) pour ensuite augmenter légèrement et reprendre une allure plus linéaire (ex: 19min = 44,8°C). Quant à la courbe bleu (T1), elle augmente jusqu'à 25,2°C à 10minutes pour ensuite diminuer petit à petit jusqu'à atteindre 24,8°C au bout de 20 minutes.

En comparaison, sur la courbe de la fibre de bois, à 13 minutes, on observe que la température ralentit son ascension autour de 47°C. À ce même instant, l'intérieur de l'isolant à atteint 33°C, alors que la face la plus éloignée est à 22,9°C. Globalement, la courbe bleu suit une trajectoire linéaire, on en déduit donc que la température varie de manière constante. Il en est de même pour la courbe rouge, cependant celle-ci à un angle d'inclinaison plus verticale. Grâce aux trois courbes, on peut donc dire que plus on tend vers les 20 minutes, la température de la face T3 tend vers les 48,4°C, la température à l'intérieur de l'isolant (T2) tend vers 34,5°C et celle de la face la plus éloignée de la lampe IR (T1) tend vers 23,3°C.

 

 

Les matériaux minéraux:

 

• Laine de roche

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Laine de verre

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La laine de roche est particulière, elle n’est semblable à aucun des autres isolants que nous avons étudié. En observant, les courbes T1 et T3, l’isolant n’a rien de particulier. C’est seulement en étudiant la courbe rouge (T2), que l’on s’aperçoit que la laine de roche est la seule dont la température intérieur augmente jusqu’à même dépasser la température de la façade chauffée. On peut donc déduire, grâce à notre expérience et nos connaissances, que cet isolant est d’avantage conçu pour isoler des sols plutôt que des murs. En effet si la température interne de l’isolant est élevée, elle conserve donc mieux la chaleur, or si la chaleur reste stable, l’environnement ambiant voit sa température s’élever petit à petit. Le croisement entre la courbe verte la courbe rouge se fait au bout de 10 minutes à une température de 31,3°C.

 

La laine de verre, l'isolant le plus vendu, est caractérisé par une température intérieure (T2) très faible. En effet, on peut remarquer qu'au bout de 6 minutes d'exposition à la lampe UV, la courbe rouge diminue jusqu'à croiser la courbe bleu (T3), alors que la température T3 augmente. À ce croisement entre la courbe bleu et la courbe rouge la face exposée à la lampe UV est à 51,9°C. À la fin de la période de 20 minutes, on remarque donc que la courbe bleu à atteint une température de 26,3°C alors que la courbes rouge n'est qu'à 22,8°C.

 

 

Les matériaux synthétiques :

• Polystyrène extrudé

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Polystyrène expansé

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le polystyrène extrudé, étant du polystyrène expansé modifié et plus compressé, on pourrait naturellement penser qu'il sera plus efficace. Cependant, nous avons démontré a plusieurs reprise que l'air était un très bon isolant. Tout d'abord, il faut remarquer l'allure de la courbe bleu. Cette courbe T1, contrairement à celle des autres graphique est décroissante au fur et à mesure du temps. On peut relever, par exemple, à 5 minutes, que T1 = 20°C, T2 = 21°C et T3 = 36,80°C. Après ce délai, la courbe rouge commence son ascension, jusqu'à atteindre les 24,3°C au bout de la période de 19 minutes. À cet instant, la courbe bleu à perdu en température jusqu'à 18,2°C.

 

 

Comme précisé ci-dessus, le polystyrène expansé est une « sous-version » du polystyrène extrudé. Les observations sont donc similaire, même si les températures restent sensiblement plus élevée en tout points. Effectivement, on remarque que la courbe de la sonde T1 n'a pas diminué mais augmente très légèrement au fil du temps. Entre le début et la fin de l'expérience, la surface représentant l'intérieur de la maison à augmenté de 0,6°C, et l'intérieur de l'isolant a augmenté de 7°C.

 

 

 Conclusion:

Pour conclure, dans le tableau ci-dessous, nous vous démontrons au bout de 20 minutes quel est l’isolant le plus performant. Toutes les données ont comme unité le °C.

Petit rappel:

T1 = température de la surface la plus éloigné de la lampe infra rouge, représente l'intérieur de la maison, courbe bleu

T2 = température de l'intérieur de l'isolant, courbe rouge

T3 = Température à la surface de l'isolant, façade la plus proche de la lampe infra rouge, courbe verte

	T3	T1	T2
chanvre/lin	62, 2	24,8	45,7
fibre de bois	48,3	23,2	34,5
laine de roche	32,7	21	36,3
laine de verre	54,8	26,3	22,8
polystyrène extrudé	37,4	18,2	24,3
polystyrène expansé	61,6	22,1	29,1

 En observant  le colonnes T1 et T3, on peut déduire quels sont les isolants qui retienne le mieux la chaleur: nous les avons classé du + au - efficace.

1. polystyrène expansé

2. chanvre/lin

3. laine de verre

4. fibre de bois

5. polystyrène extrudé

6. laine de roche

 

/!\ Ne pas oublier: ces résultats sont subjectifs, et valable sur une durée de 20 minutes, l'efficacité des isolants ne sera probablement plus la même sur le long terme car la qualité de durabilité n'entre pas en compte dans cette partie

 

    Le prix des isolants va varier selon la valeur de sa résistance thermique, en effet, pour un même matériau, selon les différentes valeurs de sa résistance thermique, les prix seront plus ou moins élevés. Cela peut s'expliquer par une épaisseur de matériau sera importante, plus sa résistance thermique le sera, évidemment une épaisseur plus importante de matériau sera plus chère.

 

   Pour une même résistance thermique, le prix peut varier d'un isolant à l'autre, cette différence peut s'expliquer par l'origine des matériaux ou le coût de leur fabrication.

 

   L'endroit pour lequel nous avons besoin de ces isolants peut également faire varier le prix car certains endroits nécessitent une meilleure isolation par exemple lorsqu'il s'agit de faire aménager des combles.

 

   Même si l'isolation est un budget supplémentaire dans la rénovation d'une maison, sa part sera cependant faible dans le montant total.

 

 

 

Voici les prix du marché pour l'isolation des murs pour une résistance thermique supérieure à 3,70 m².K/W:

 

 

 

Isolant	Épaisseur par mm	Résistance en m².K/W	Prix en euros au m²
Laine de verre	120	3,75	11,16
Laine de roche	145	3,9	13,01
Fibre de bois	140	3,88	18,04
Laine de chanvre/lin	145	3,8	17,45
Polystyrène extrudé	140	3,95	24,81
Polystyrène expansé + plaque de plâtre	120	3,8	19,58

 

 

 

Voici les prix du marché pour une isolation des combles aménagées pour une résistance thermique supérieure à 6 m².K/W:

 

 

 

Isolant	Épaisseur par mm	Résistance en m².K/W	Prix en euros au m²
Laine de verre	240	6,85	13,93
Laine de roche	120	3,6	21,48
Fibre de bois	240	6,26	33,51
Laine de chanvre/lin	240	6,3	28,85
Polystyrène extrudé	260	7,4	47,92
Polystyrène expansé + plaque de plâtre	/	/	/

 

 

 

 

 

Voici les prix du marché pour une isolation des combles perdues (la partie des combles non aménageable) pour une résistance supérieure à 7 m².K/W:

 

 

Isolant	Épaisseur par mm	Résistance en m².K/W	Prix au m²
Laine de verre	300	7,5	11,3
Laine de roche	300	7,45	13,46
Fibre de bois	280	7,36	39,08
Laine de chanvre/lin	280	7,35	33,65
Polystyrène extrudé	/	/	/
Polystyrène expansé + plaque de plâtre	/	/	/

 

 

 

   On peut remarquer que sur tous les isolants dont nous disposons, c'est la laine de verre qui a le rapport qualité prix le plus avantageux ce qui ne l'empêche pas d'avoir également une très bonne résistance thermique. Le polystyrène expansé et le polystyrène extrudé sont les isolants les plus chères mais cela peut s'expliquer par le fait que leur coût de fabrication est plus important, ils ont également de très bonnes résistances thermiques. La fibre de bois et le mélange chanvre/lin sont également assez chers cependant ils sont fabriqués à partir de matériaux naturels et ont également une très bonne résistance thermique.

 

 

 

   Un investissement plus important permettra une meilleure qualité au niveau de la résistance thermique et vous fera faire des économies d'énergie. En effet, une meilleure isolation vous permet de mieux garder la chaleur et ainsi de faire des économies de chauffage. Sur le long terme, un investissement plus important sera donc mieux rentabilisé.

 

 

 

Au cours de notre tpe, nous avons abordé différents points de l'isolation thermique, afin de répondre à la problématique principale qui était "Est-il préférable d'utiliser un matériaux synthétique, minéral ou naturel pour isoler sa maison ?". Pour vous apporter une réponse, nous avons commencé à l'étape de fabrication de l'isolant, pour enfin finir par le tester (via les expériences).

Pour conclure, nous ne pouvons pas définir un seul isolant qui serait parfait (peu couteux, bonne qualité d'isolation, durable, respectueux de l'environnement). C'est pour cela, que nous pouvons les classer mais par critères, car en réel conditions, l'isolant choisi par le client ne sera pas le même en fonction du budget et de l'objectif de celui-ci. Ce classement ne concerne bien évidemment uniquement les isolants que nous avons étudié.

 - le - chère, mais pas le + écologique: la laine de verre

 - le + respectueux de l'environnement, mais obligation de renouveler régulièrement: fibre de bois ou chanvre/lin

 - la meilleure qualité sur le long terme, mais chère et très polluant: probablement le polystyrène extrudé

 

En prenant en compte les caractéristiques (sur le papier) de chaque isolants et les résultats de nos expériences. Nous conseillerions l'utilisation de l'isolant fait de mélange de chanvre et de lin pour isoler une maison, car il n'est pas très cher, la fabrication ne nécessite pas moyen très polluant, il possède une assez bonne durabilité même s'il exige d'être remplacé régulièrement et avant tout, il est respectueux de l'environnement.