Membranes réfléchissantes : une solution en quête d'un problème

Les surfaces à faible émissivité émettent peu de chaleur radiante
Typiquement, il s’agit d’une mince feuille de matériau réfléchissant, souvent d’aluminium, appliquée à un substrat tel que du papier kraft, un film plastique, du carton ou du contreplaqué. Par définition, une membrane réfléchissante a une émissivité [propriété spécifique de la surface d’un objet caractérisant les échanges thermiques par rayonnement] de 0,1 ou moins. Ces membranes réduisent le flux thermique par rayonnement dans l'espace auxquelles elles font face. Plus l’émissivité d’un matériau est faible, plus il est efficace à réduire le flux de chaleur rayonnante. « Une émissivité de 0 correspond à un corps dont la surface parfaitement réfléchissante renvoie 100% du rayonnement reçu, explique l’ingénieur Camille Gagnon, ancien professeur de technologie mécanique du bâtiment au Cégep de Jonquière. La plupart des matériaux courants d’un bâtiment ont une émissivité autour de 0.9, ce qui signifie en gros qu’ils absorbent environ 90% de la chaleur rayonnante qu’ils reçoivent et en réfléchissent environ 10%. »

Bien que les membranes réfléchissantes peuvent être constituées d'une variété de matériaux, il est impossible qu’une peinture corresponde à la définition de membrane réfléchissante. Personne n'a encore inventé une peinture dont l’émissivité est de 0,1 ou moins. 

Une membrane réfléchissante qui n’est pas devant un espace d'air ne fonctionne pas. Si elle est prise en sandwich entre une couche de sable et une dalle de béton, c'est un matériau conducteur de chaleur, et non pas un isolant.

Même si une membrane réfléchissante n'a pas de valeur isolante, elle peut contribuer à augmenter la valeur R d'un espace aérien adjacent. Selon l'ASHRAE Fundamentals, un espace d'air vertical de ¾ de pouce a une valeur R d'environ R-1 — en supposant que la surface émettant de la chaleur à côté de l'espace aérien a une émissivité de 0,82. Si le même espace d’air est devant une membrane réfléchissante avec une émissivité de 0,05, la valeur R de l'espace d’air passera de R-1 à environ R-3. 

 

Les membranes réfléchissantes sont bonnes pour les étables non isolées
L'effet d'une membrane réfléchissante sur la valeur isolante d’un assemblage en construction peut être important ou insignifiant, selon que l’assemblage est bien isolé ou mal isolé. Les membranes réfléchissantes ne bénéficient pas de manière significative les assemblages bien isolés.

Le flux de chaleur radiante ne devient significatif que lorsque la surface rayonnante est à une température sensiblement plus élevée que les surfaces dans une pièce ou dans l'espace aérien qui lui fait face. Par exemple, prenons un gypse installé sur un mur en panneau isolant structurel. Si ce panneau a une valeur isolante de R-30, l'émissivité de la cloison sèche n'a guère d'importance puisque le gypse est à la température ambiante, donc en équilibre thermique avec les personnes et les objets dans la maison. Dans ce cas précis, le rayonnement sera donc un mécanisme insignifiant de perte de chaleur des personne et objets. 

Un assemblage mal isolé, toutefois, bénéficiera d'une membrane réfléchissante. C’est le cas par exemple d’une grange non isolée avec des panneaux en acier galvanisé comme toiture et bardage. Par une chaude journée ensoleillée, comme les panneaux d'acier sont plus chauds que l'intérieur de la grange, ils émettent beaucoup de chaleur par rayonnement. Si une membrane réfléchissante est installée à l'intérieur du mur, elle permet de réduire le flux de chaleur radiante des panneaux d'acier vers l’intérieurs.

Comme les codes du bâtiment exigent que l’on isole les murs et les plafonds des nouveaux logements, il est inutile d'installer une membrane réfléchissante dans une maison bien conçue.

 

Empiler des espaces d'air de 1 pouce
Certains fanatiques des membranes réfléchissantes ont expérimenté en construisant des murs ou plafonds composés de plusieurs espaces d'air de 1 pouce séparés par une feuille d'aluminium. Bien que ces assemblages fonctionnent — après tout, si vous empilez suffisamment de crêpes R-3, vous atteindrez éventuellement une  valeur R raisonnable — ils coûtent beaucoup plus cher à construire que des murs ordinaires avec une isolation traditionnelle. 

D’autres fanatiques ont expérimenté avec des membranes réfléchissantes posées à l’horizontale sur l'isolant du plancher d’un grenier. Il y a deux problèmes avec ce type d’application :

• Dès que la membrane devient poussiéreuse (assez vite !), elle n’est plus une surface réfléchissante à faible émissivité. Les membranes réfléchissantes doivent rester brillantes pour réfléchir la chaleur radiante (ondes infrarouges). 

• À moins d’être perforée, la membrane réfléchissante agira comme pare-vapeur. En l'hiver, de la condensation se produira en dessous de la membrane, favorisant la croissance de moisissures.

Ne soyez surtout pas tenté d'installer un pare-vapeur à bulles de plastique revêtu d’aluminium sous une dalle de béton. La valeur R de ce produit —  généralement entre R-1 et R-2 — est beaucoup trop faible pour une telle application. 

Revêtement intermédiaire de toiture
Le type de membrane réfléchissante la plus utilisée dans la construction de maisons neuves est un revêtement intermédiaire de toiture — typiquement un contreplaqué ou un panneau de copeaux orientés (OSB) — doté d’une feuille d’aluminium sur une côté du panneau. Ces panneaux sont installés avec le côté brillant vers le bas du grenier. Ils ne sont utiles que dans les climats chauds dans les greniers non conditionnés où l’on a installé un équipement de chauffage, ventilation ou climatisation (CVC) ou un réseau de gaines.

Voici la logique : le constructeur sait que l'équipement de CVC et les conduits deviennent très chauds en été. Il ne veut pas les déplacer l'équipement là où ils appartiennent — à l'intérieur de l’espace climatisé de la maison — car c'est moins cher de tout installer dans le grenier chaud. Alors il installe la membrane réfléchissante pour garder le grenier un peu plus frais. Au mieux, c'est une solution à mi-chemin d'un problème de conception de base. 

Cela dit, le revêtement de toiture réfléchissant est efficace pour abaisser la température du grenier. Comme il ne coûte pas beaucoup plus cher qu’un revêtement de toiture ordinaire, il est logique de l'installer dans toute maison neuve en climat chaud.

En climat froid, d'autre part, on ne devrait pas l’utiliser dans les maisons neuves puisque un grenier réchauffé par le soleil contribue à réduire les factures de chauffage. 

 

Qu'en est-il des économies d'énergie?
Les installateurs de membranes réfléchissantes au grenier font souvent des promesses d'économies d'énergie exagérées. Que disent les experts à ce sujet? 

Selon un rapport de recherche publié par Oak Ridge National Laboratory, « Les essais à ce jour ont montré que dans les greniers avec une isolation R-19, une membrane réfléchissante peut réduire les gains de chaleur au plafond en été d'environ 16 à 42 % par rapport à un grenier avec la même isolation niveau et aucune membrane réfléchissante. Ces chiffres sont pour la réduction moyenne du flux de chaleur à travers l'isolation. Ils ne comprennent pas les effets du flux de chaleur à travers les éléments de charpente. (…) CELA NE SIGNIFIE PAS que l’on peut s’attendre à des économies de climatisation de 16 à 42 %. Puisque les gains de chaleur au plafond représentent environ 15 à 25 pour cent de la charge de refroidissement totale sur la maison, une membrane réfléchissante pourrait réduire les coûts de climatisation de moins de 15 à 25 pour cent. En multipliant ce pourcentage (15 à 25 %) par le pourcentage de réduction du flux de chaleur au plafond (16 à 42 %), cela traduirait une réduction de 2 à 10 % dans la portion de climatisation des factures d'énergie estivales. » Évidemment, cela ne veut pas dire que votre facture d’électricité totale diminuera de 2 à 10 % en été. Cependant, notez que ces chiffres ont été calculés pour un grenier très mal isolé, avec un matelas en fibre de verre R-19. Même en Floride, il est maintenant illégal de construire une maison avec un des combles si mal isolés.

Si vous avez une maison conforme au code de la Floride, vous devriez avoir une isolation R-30 grenier. Si vous avez correctement installé R-30 ou R-38 d’isolant au grenier, ne vous attendez pas à ce qu’une membrane réfléchissante réduise vos factures de climatisation —à moins, bien sûr, que votre constructeur ait installé les conduits au grenier !

 

Pendant ce temps, dans le Minnesota...
Si vous vivez dans un climat froid, les membranes réfléchissantes posées dans les greniers ont encore moins de sens qu’en Floride. Selon le Département de l’énergie des États-Unis, « Deux essais sur le terrain, l'un effectué dans le Minnesota et l’autre au Canada, ont permis de constater qu'une membrane réfléchissante placée sur un isolant R-19 au grenier (soit moins de la moitié du niveau d’isolant recommandé en climat froid) avait contribué à moins d'une réduction de 1 % de la consommation d'énergie pour le chauffage et la climatisation. »

Tout comme pour l'exemple floridien, il convient de souligner que même ces maigres économies sont associées à des greniers qui sont mal isolées. Si le grenier est isolé selon le minimum prescrit par le Code du bâtiment, les économies disparaîssent.

 

L’étude d’une rénovation dans le Nevada
En 2001, des chercheurs du centre de recherche de la National Association of Home Builders (NAHB) ont évalué plusieurs mesures d'améliorations éconergétiques dans une maison de 1270 pieds carrés à Henderson, au Nevada. Les chercheurs se sont concentrés sur les mesures appropriées pour les climats chauds.

Les chercheurs ont installé une membrane réfléchissante au coût de 600 $ sur le dessous des chevrons du grenier. Les économies d'énergie attribuables à la membrane réfléchissante ont été calculés à 11 $ par année, ce qui signifie que la période de récupération de l’investissement était de 59 ans.

Après que j'ai écrit un article sur cette étude dans le bulletin Energy Design Update, plusieurs vendeurs de membranes réfléchissantes ont écrit des lettres pour se plaindre que les chiffres devaient être erronés. Cependant, Danny Parker, chercheur principal au Florida Solar Energy Center, est venu à ma défense. En comparant les résultats des chercheurs NAHB avec les résultats de ses propres recherches en Floride, Parker a écrit: « J'ai vérifié le rapport du NAHB et je pense qu’il est assez bien fait. (…) Dans la section sur l'économie de notre comparaison détaillée avec l’isolation du plafond, nous montrons qu’une membrane réfléchissante revient plus cher que d’ajouter de l'isolation dans le plafond. Et notre expérience révèle que la pose de membranes réfléchissantes en rénovation coûte cher en main d’œuvre. »

 

Moins efficace — et plus coûteux
Même les membranes réfléchissantes qui fournissent certains avantages — par exemple, un isolant radiant à bulles ou des flocons réfléchissants (RBS Chips) — ont un talon d'Achille : ils coûtent plus cher que l'isolation traditionnelle. Quand j'ai écrit un rapport sur les isolants radiants à bulles en 2003, j'ai constaté que le produit se vendait entre 38 et 50 cents le pied carré. En d'autres termes, cet isolant à bulles R-1 coûte plus cher que R-5 de polystyrène extrudé.

En 2004, j'ai investigué le coût des flocons réfléchissants — un produit conçu pour une application horizontale sur le sol d’un grenier. A cette époque, le fabricant prétendait que de produit pouvait être installé pour 1,50 $ par pied carré. En d'autres termes, il coûtait plus cher à installer que 12 pouces de cellulose.