Le coefficient U : Le paramètre de l'isolation thermique
Le coefficient U (anciennement coefficient k) est le paramètre le plus important pour évaluer la qualité d'isolation thermique d'un composant de bâtiment. Il indique combien de chaleur par seconde traverse un mètre carré de surface de composant lorsque la différence de température est d'un Kelvin.
Que signifie le coefficient U ?
Définition : Le coefficient U indique le flux de chaleur en watts qui traverse 1 m² de surface de composant lorsque la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur est de 1 Kelvin (= 1°C).
Unité : W/(m²·K) – Watts par mètre carré et Kelvin
La règle de base
- Coefficient U bas = Peu de perte de chaleur = Bonne isolation
- Coefficient U élevé = Beaucoup de perte de chaleur = Mauvaise isolation
| Coefficient U | Évaluation | Exemple |
|---|---|---|
| 0,1-0,2 W/m²K | Très bon | Mur maison passive |
| 0,2-0,3 W/m²K | Bon | Standard construction neuve |
| 0,3-0,5 W/m²K | Moyen | Ancien bâtiment rénové |
| 0,5-1,0 W/m²K | Passable | Partiellement isolé |
| > 1,0 W/m²K | Mauvais | Ancien bâtiment non isolé |
Exemple de calcul : Que signifie le coefficient U en pratique ?
Un mur extérieur avec :
- Surface : 10 m²
- Coefficient U : 0,24 W/m²K
- Température intérieure : 20°C
- Température extérieure : 0°C
Calcul : Flux de chaleur = U × A × ΔT = 0,24 × 10 × 20 = 48 Watts
À -10°C dehors : 0,24 × 10 × 30 = 72 Watts
En comparaison : Un mur non isolé avec U = 1,5 W/m²K :
Flux de chaleur = 1,5 × 10 × 30 = 450 Watts – plus de 6 fois plus !
Comment le coefficient U est-il calculé ?
Le coefficient U résulte des résistances thermiques de toutes les couches :
Formule : U = 1 / RT
avec RT = Rsi + R1 + R2 + ... + Rn + Rse
- RT = Résistance thermique totale (m²K/W)
- Rsi = Résistance superficielle intérieure
- R1, R2... = Résistances thermiques des couches
- Rse = Résistance superficielle extérieure
La résistance d'une couche
Chaque couche de matériau a une résistance thermique :
Formule : R = d / λ
- R = Résistance thermique (m²K/W)
- d = Épaisseur de la couche (m)
- λ = Conductivité thermique (W/mK)
La conductivité thermique λ
La conductivité thermique λ (Lambda) est une propriété du matériau :
| Matériau | λ (W/mK) | Évaluation |
|---|---|---|
| Cuivre | 380 | Extrêmement conducteur |
| Acier | 50 | Très conducteur |
| Béton | 2,1 | Conducteur |
| Brique pleine | 0,8 | Modérément conducteur |
| Bois | 0,13 | Peu conducteur |
| Laine minérale | 0,035 | Isolant |
| EPS (Polystyrène) | 0,035 | Isolant |
| PUR/PIR | 0,024 | Isolant haute performance |
| Air (immobile) | 0,025 | Théoriquement optimal |
Plus λ est bas, mieux le matériau isole. Les isolants ont des valeurs λ inférieures à 0,1 W/mK – typiquement 0,03-0,04 W/mK.
Les résistances superficielles
Aux surfaces, un transfert de chaleur se produit entre l'air et le composant :
| Situation | Rsi (intérieur) | Rse (extérieur) |
|---|---|---|
| Vers le haut (plafond) | 0,10 m²K/W | 0,04 m²K/W |
| Horizontal (mur) | 0,13 m²K/W | 0,04 m²K/W |
| Vers le bas (sol) | 0,17 m²K/W | 0,04 m²K/W |
Exemple de calcul complet
Un mur extérieur avec système d'isolation thermique (ETICS) :
| Couche | d (cm) | λ (W/mK) | R (m²K/W) |
|---|---|---|---|
| Enduit intérieur | 1,5 | 0,70 | 0,02 |
| Maçonnerie | 24 | 0,79 | 0,30 |
| Isolation EPS | 14 | 0,035 | 4,00 |
| Enduit extérieur | 1,5 | 0,87 | 0,02 |
Calcul : RT = 0,13 + 0,02 + 0,30 + 4,00 + 0,02 + 0,04 = 4,51 m²K/W
U = 1 / 4,51 = 0,22 W/m²K
Les 14 cm d'isolation (R = 4,00) représentent plus de 88 % de la résistance totale !
Coefficients U de différents composants
Murs extérieurs par époque de construction
| Année de construction | Construction | Coefficient U typique |
|---|---|---|
| avant 1918 | Brique pleine 50cm | 1,2-1,5 W/m²K |
| 1919-1948 | Brique pleine 38cm | 1,4-1,7 W/m²K |
| 1949-1968 | Bloc creux 30cm | 1,0-1,4 W/m²K |
| 1969-1978 | Bloc creux + 4cm isolation | 0,6-0,9 W/m²K |
| 1979-1994 | Béton cellulaire/Isolation | 0,4-0,6 W/m²K |
| 1995-2009 | Isolation 10-12cm | 0,3-0,4 W/m²K |
| à partir de 2010 | Isolation 14-20cm | 0,2-0,28 W/m²K |
| Maison passive | Isolation 30cm+ | < 0,15 W/m²K |
Fenêtres par génération
| Génération | Vitrage | Ug | Uw |
|---|---|---|---|
| avant 1978 | Simple vitrage | 5,8 | 5,0-5,5 |
| 1978-1995 | Double sans LowE | 3,0 | 2,7-3,1 |
| 1995-2005 | Double avec LowE | 1,1 | 1,3-1,6 |
| 2005-2015 | Triple standard | 0,7 | 1,0-1,2 |
| à partir de 2015 | Triple premium | 0,5 | 0,8-0,9 |
Ug vs. Uw :
- Ug = Coefficient U uniquement du vitrage (g = glazing)
- Uw = Coefficient U de la fenêtre entière incl. cadre (w = window)
- Le cadre est souvent moins performant que le vitrage !
Toit / Plancher haut du dernier étage
| État | Coefficient U typique |
|---|---|
| Non isolé | 2,0-3,5 W/m²K |
| 6cm d'isolation | 0,5-0,6 W/m²K |
| 12cm d'isolation | 0,25-0,30 W/m²K |
| 20cm d'isolation | 0,15-0,18 W/m²K |
| 30cm d'isolation | 0,10-0,12 W/m²K |
Plancher du sous-sol / Dalle
| État | Coefficient U typique |
|---|---|
| Non isolé | 0,8-1,2 W/m²K |
| 6cm d'isolation | 0,4-0,5 W/m²K |
| 10cm d'isolation | 0,25-0,30 W/m²K |
| 16cm d'isolation | 0,15-0,20 W/m²K |
Exigences réglementaires
La loi sur l'énergie des bâtiments (GEG) définit des exigences minimales :
En cas de rénovation de composants individuels
| Composant | Coefficient U max. (GEG 2020) |
|---|---|
| Mur extérieur | 0,24 W/m²K |
| Toit/plancher haut | 0,24 W/m²K |
| Plancher de cave | 0,30 W/m²K |
| Fenêtres | 1,30 W/m²K (Uw) |
| Portes extérieures | 1,80 W/m²K |
Construction neuve (bâtiment de référence)
| Composant | Coefficient U de référence |
|---|---|
| Mur extérieur | 0,28 W/m²K |
| Toit | 0,20 W/m²K |
| Dalle | 0,35 W/m²K |
| Fenêtres | 1,30 W/m²K |
Attention : Les valeurs GEG sont des exigences minimales. Pour un dimensionnement économique du chauffage (surtout pour les pompes à chaleur), de meilleurs coefficients U sont souvent judicieux !
Amélioration du coefficient U par l'isolation
Quel niveau d'isolation apporte quel coefficient U ?
Exemple : Mur extérieur (valeur initiale 1,4 W/m²K)
| Isolation supplémentaire | Nouveau coefficient U | Amélioration |
|---|---|---|
| 4 cm (λ = 0,035) | 0,55 W/m²K | -61% |
| 8 cm | 0,34 W/m²K | -76% |
| 12 cm | 0,25 W/m²K | -82% |
| 16 cm | 0,20 W/m²K | -86% |
| 20 cm | 0,16 W/m²K | -89% |
La loi des rendements décroissants : Les premiers centimètres d'isolation apportent le plus. Passer de 0 à 8 cm est plus efficace que de passer de 16 à 24 cm !
Le calculateur de charge thermique
Notre Calculateur de charge thermique travaille avec les coefficients U :
- Catalogue de composants avec plus de 150 constructions typiques
- Estimation automatique du coefficient U par époque de construction
- Saisie manuelle pour les coefficients U connus
- Propositions de rénovation avec coefficients U améliorés
Calculez maintenant : Déterminez la charge thermique de votre bâtiment et voyez l'effet des améliorations du coefficient U – avec notre Calculateur de charge thermique.
Articles connexes
- Pertes de chaleur par transmission – Comment les coefficients U influencent la charge thermique
- Ponts thermiques – Les points faibles cachés
- Recommandations de rénovation – Améliorer les coefficients U
- Qu'est-ce que la charge thermique ? – Retour aux bases
Sources
- DIN EN ISO 6946 – Composants de bâtiment – Résistance thermique et coefficient de transmission thermique
- DIN 4108-2 – Protection thermique et économie d'énergie dans les bâtiments
- DIN EN ISO 10077-1 – Performance thermique des fenêtres
- GEG 2020 – Loi sur l'énergie des bâtiments