Coefficient de transmission thermique (U) : tout ce qu'il faut savoir
De nombreux indicateurs permettent de qualifier l’efficacité énergétique de votre logement. Le coefficient de transmission thermique (U) est précisément l’une des valeurs les plus pertinentes à étudier ! Fenêtre, porte, mur, plancher, plafond… il révèle en effet la performance d’isolation de chaque paroi, mais également de l’ensemble de votre maison. Toutefois, encore faut-il savoir l’interpréter ! Tuco décrypte pour vous toutes les unités de mesure à connaître. Qu'est-ce que le coefficient de transmission thermique ?
Le coefficient de transmission thermique U (anciennement K) quantifie les pertes de chaleur de votre habitation, soit élément par élément, soit de manière plus globale. Qu’est-ce qui le différencie de la résistance thermique (R) ? Comment se calcule-t-il ? Explications.
Unité U ou R : quelles différences ?
Le coefficient de transmission thermique U exprime la conductance d’une ou plusieurs parois. Il calcule l’intensité du flux de chaleur qui traverse 1 m² de paroi pour un écart de température de 1 °C entre 2 ambiances (intérieures et extérieures, par exemple). En d’autres termes, l’unité U sert à mesurer les déperditions thermiques d’un matériau ou d’un logement.
La résistance thermique (R) traduit la capacité d’une ou plusieurs parois à résister au passage de la chaleur. Le coefficient R est donc tout bonnement l’inverse du coefficient U. Cette valeur est principalement utilisée pour caractériser l’efficacité thermique d’une isolation. Elle sert également de référence pour l’obtention des principales aides de l’État (MaPrimeRénov’, éco-PTZ, TVA à 5,5 %, etc.) et des fournisseurs d’énergie (aides CEE, prime ' coup de pouce ', etc.).
À quoi sert le coefficient U ?
Le coefficient U constitue la base de calcul des étiquettes énergétiques et des préconisations de travaux d’une étude thermique, d’un audit énergétique ou d’un DPE (Diagnostic de performance énergétique). En outre, il permet de :
- Connaître les atouts et faiblesses de l’isolation thermique de votre maison. Plus U est faible, plus les économies d’énergie sont élevées ;
- Comparer les résultats entre logements ;
- Fixer des objectifs de performance à atteindre dans le cadre d’un projet de rénovation ou de construction. C’est effectivement à partir de ces coefficients que sont établies les principales règles techniques et légales.
Comment calculer le coefficient transmission thermique ?
Sur le principe, le calcul du coefficient de transmission thermique surfacique d’un mur, d’un plancher ou d’un plafond est à la portée de tout bon mathématicien.
Cette donnée s’obtient en 3 temps.
- Calcul de la résistance thermique des matériaux, en fonction de leur pouvoir isolant (coefficient lambda) et de leur épaisseur (en mètre) à l’aide de la formule suivante : R= épaisseur/coefficient lambda. Par exemple, une laine de verre de type GR32 (lambda de 0,032) de 14 cm d’épaisseur a une résistance thermique de : R=0.14/0.032, soit 4,41 m²K/W.
- Cumul des résistances thermiques de chaque élément constituant la paroi (crépi, parpaing, isolation, plâtre, etc.). Il convient également d’intégrer les échanges thermiques internes et externes (entre l’intérieur et l’extérieur du logement, par exemple). Ces surfaces d’échange se nomment 'les résistances superficielles'.
- Calcul de la valeur U, avec la formule : U=1/R (puisque U est l’inverse de R).
Toutefois, selon sa configuration de votre logement, le calcul peut rapidement se complexifier. C’est le cas notamment pour une maison à ossature bois dont la résistance thermique du mur s’obtient par un calcul au prorata de la surface (matériau bois/isolation). De plus, ce calcul « statique » ne prend pas en compte la différence entre la températures extérieure et intérieure ni les conditions climatiques liées à la localisation et à l’altitude de votre habitation.
C’est pourquoi dans la pratique, le calcul du coefficient thermique est effectué à l’aide de logiciels thermiques plus ou moins puissants, selon la nature des travaux à réaliser.
Coefficient de déperdition d'une fenêtre : Uf, Ug ou Uw
D’énormes progrès ont été réalisés sur la performance des fenêtres. Une menuiserie d’aujourd’hui est 6 fois moins déperditive qu’une menuiserie datant de 30 ans (1). Attention, plusieurs coefficients de transmission thermique définissent son efficacité, mais un seul est véritablement à retenir : le coefficient Uw.
En effet, le coefficient Uw englobe toutes les déperditions de la fenêtre :
- Le coefficient Ug (« glass » ou « verre » en français). Il dépend du type de vitrage [simple, double ou triple vitrage, avec remplissage d’air ou argon]. Il ne concerne donc que la performance d’isolation du vitrage seul.
- Le coefficient Uf (« frame » ou « cadre » en français). Il diffère selon la qualité des composants du châssis (dormant, ouvrant, recouvrement, etc.) et le type de matériau (bois, PVC, aluminium ou bois-aluminium).
- Le coefficient de déperdition linéique ψ (« psi »). Il s’agit de ponts thermiques de jonction intégrés à la menuiserie. Leurs déperditions varient selon le type de vitrage, d’intercalaires (bandes intérieures espaçant 2 vitres) et de châssis. Ils sont souvent inévitables, mais peuvent être largement limités en fonction du modèle.
Coefficient d'isolation thermique d'une porte : Ud
Le coefficient de transmission thermique Ud (« door » ou « porte » en français) est similaire au coefficient Uw. Il intègre en effet la performance globale de l’isolation et toutes les pertes de chaleur liées au vitrage (si concerné), au cadre (bois, PVC, aluminium, etc.) et aux jonctions périphériques.
Bon à savoir
Pensez à toujours vérifier que cette valeur soit bien précisée sur le devis de votre artisan et à la choisir la plus basse possible. Pour mémoire, un coefficient U élevé traduit une mauvaise performance d’isolation. Coefficient d'échange thermique d'un mur, sol ou plafond : Uparoi
Le coefficient Uparoi estime les déperditions thermiques d’une paroi, qu’il s’agisse d’un mur (extérieur ou intérieur), d’un plafond (rampants de toiture, combles perdus, toit-terrasse, etc.) ou d’un plancher (sur terre-plein, sous-sol ou vide sanitaire).
Il est à noter que le choix des éléments de construction a un impact important sur l'efficacité globale de la maison. Par exemple, l’acier ou l’aluminium sont des matériaux très conducteurs (coefficient lambda élevé), et donc qui laissent passer une grande quantité d’énergie. À l’inverse, le bois est un matériau naturellement plus isolant. Hormis dans le cas d’un mur en brique monomur, une paroi doit toujours être accompagnée d’un isolant performant, avec une résistance thermique suffisante.
Coefficient global de transmission thermique du bâtiment : Ubât
Le coefficient de transmission thermique Ubât évalue les performances d’isolation de l’enveloppe du bâtiment : murs, planchers, plafonds, fenêtres, portes, ponts thermiques et du renouvellement de l’air (VMC).
Cette valeur s’utilise principalement dans le cas d’une rénovation. En effet, dans le domaine de la construction (RE2020), on s’intéressera davantage au coefficient Bbio (besoin bioclimatique) qui favorise une meilleure conception du bâtiment (compacité, ouvertures au soleil maximisées, orientation, protections solaires, etc.).
Bon à savoir
Le coefficient Ubât permet également d’obtenir une estimation simplifiée des déperditions énergétiques d’un logement à l’aide d’une formule et de données empiriques. 
Le calcul selon la méthode Ubât
Formule : bilan = coefficient de déperdition (Dp) x différence de température (intérieure et extérieure de base). Avec :
- Un Dp qui correspond à la somme des surfaces déperditives de l’ensemble des parois (murs, planchers, fenêtres, etc.) + déperditions par renouvellement d’air (VMC, par exemple) + volume habitable (en m3) ;
- Une température intérieure conventionnelle fixée à 19 °C ;
- Une température de base provenant des données météo de votre région et qui varie en fonction de l’altitude. Par exemple, elle est de -13 °C dans le département du Doubs (25) à une altitude inférieure à 400 m.
Valeurs empiriques Ubât
| Types de construction | Valeurs Ubât | |
|---|
| Avec isolation exceptionnelle | 0,30 | |
| Excellente isolation sans ponts thermiques | 0,40 | |
| RT2005 (maisons construites entre 2007 et 2012) | 0,75 | |
| RT2000 (maisons construites entre 2001 et 2006) | 0,8 | |
| Entre 1990 et 2000 | 0,95 | |
| Entre 1983 et 1989 | 1,15 | |
| Entre 1974 et 1982 | 1,4 | |
| Maisons non isolées, avec fenêtres à simple vitrage | 1,8 | |
Déperditions par renouvellement d’air
Les valeurs forfaitaires de déperditions par renouvellement d’air (R) sont de :
| VMC (Ventilation mécanique contrôlée) | Déperdition (R) | |
|---|
| VMC de type autoréglable | 0,2 | |
| VMC hygroréglable (qui régule son débit en fonction du taux d’humidité ambiant) | 0,14 | |
Quelle performance viser pour une bonne isolation thermique ?
En somme, le tableau ci-après vous donne un aperçu des performances de transmission thermique U à atteindre, selon le type de bâtiment.
| Types de parois | Construction RE2020 ou rénovation BBC (en W/m²K) | Habitat passif (en W/m²K) | Épaisseur équivalente d’isolation | |
|---|
| Murs extérieurs | 0,25 à 0,15 | 0,12 | 12 à 35 cm | |
| Plancher bas (terre-plein, vide-sanitaire ou plafond du sous-sol) | 0,33 à 0,20 | 0,15 | 8 à 30 cm | |
| Toiture (rampants et combles perdus) | 0,14 à 0,10 | 0,10 | 30 à 50 cm | |
| Fenêtre ou porte à double vitrage | Uw < 1,3 | | | |
| Fenêtre ou porte à triple vitrage | Uw < 0.8 | | | |
Comment calculer le coefficient de transmission thermique U (K) ?
De nombreuses formules simplifiées permettent de calculer le coefficient de transmission thermique U. La méthode de calcul Ubât est un exemple. Toutefois, rien n’est plus efficace et précis qu’une étude thermique réalisée par un professionnel qualifié RGE (Reconnu garant de l’environnement).
Quel est le meilleur coefficient thermique ?
Plus le coefficient de transmission thermique d’un matériau est faible, plus il est isolant. 2 solutions sont possibles : choisir une isolation avec un fort pouvoir isolant (coefficient lambda) de type polyuréthane, dans ce cas il suffit de peu d’épaisseur ou privilégier un isolant de type fibreux (laine de bois, de verre, de roche, etc.) en prévoyant un peu plus d’épaisseur. Si vous n’avez pas de contrainte d’espace, la deuxième solution offre toujours de meilleurs résultats (confort en hiver, en été et acoustique).
Quel coefficient de transmission thermique pour une fenêtre ?
La donnée qui permet d’évaluer la déperdition thermique d’une fenêtre est le coefficient Uw. Plus cette valeur est basse, plus la fenêtre est performante. Il est conseillé d’opter pour un Uw inférieur à 1,3 W/m² K pour une fenêtre à double vitrage et inférieur à 0,8 pour une fenêtre à triple vitrage.
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