Les panneaux isolants sous-vide
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Les panneaux isolants sous-vide Les isolants nano-poreux Principes et Performances. CEREN 16 juin 2011. Daniel QUENARD CSTB / Enveloppe et Revêtements / Physique des Matériaux [email protected] - 04 76 76 25 46. SOMMAIRE. Objectifs du Grenelle / RT2012

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Les panneaux isolants sous-vide Les isolants nano-poreux Principes et Performances

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Presentation Transcript


Les panneaux isolants sous-vide

Les isolants nano-poreux

Principes et Performances

CEREN

16 juin 2011

Daniel QUENARD

CSTB / Enveloppe et Revêtements / Physique des Matériaux

[email protected] - 04 76 76 25 46


SOMMAIRE

  • Objectifs du Grenelle / RT2012

  • Isolation Thermique / Isolant Thermique

  • Les évolutions

  • Les Isolants Basse-Pression (« sous-vide »)

  • Les Isolants Nano-Poreux

  • Exemples de matériaux et d’applications


Les objectifs du Grenelle Bâtiment

  • Objectifs pour le neuf

    • 2012 Bâtiments Basse Consommation

      • < 50 kWh/m².an

  • 2020 Bâtiments à Energie Positive

  • Objectifs pour l’existant

    • 2008 240 kWh/m².an)

    • 2012-12% (210 kWh/m².an)

    • 2020-38% (150 kWh/m².an )

    • 2050-70 à -80% (50 à 80 kWh/m².an)

    • Rénovation de 400 000 logements par an dès 2013 (classe F, G)

  • BEPos

    SOURCE : Biennale de l’habitat durable Grenoble - 2 juin 2008 - de la RT 2005 au BEPOS – JC Visier, JL Chevalier - CSTB


    Bâtiments Existants :

    Toiture+Murs = 55 % surface

    Maison Existante


    Réglementation Thermique: … des progrès massifs sur le chauffage

    Ordres de grandeur des consommations d’énergie pour un logement


    Certains travaux d’isolation sont si vite amortis qu’on peut les considérer comme des gains.

    Source : Mc Kinsey


    Europe : importance de la rénovation

    210 millions de bâtiments

    Environ 53 milliard de m²

    60%

    40 %

    Nouveau bâtiments : moins de 1 %

    Source : E2APT-RICS-ACE


    Isolation ThermiqueIsolants Thermiques


    Définition de l’isolant thermique

    • Un isolant thermique est un matériau qui, par sa composition ou sa nature, ralentit la dissipation de l’énergie calorifique.

    • Un isolant thermique est caractérisé par sa conductivité thermique () et par sa résistance thermique (R).


    Conductivité Thermique

    W/m.K

    1

    • R : Résistance Thermique (m².K/W)

    • U : Coefficient de Transfert Thermique (W/m².K)

    • : Conductivité Thermique (W/m.K)

    • e : épaisseur

    Isolant-NF

    0,065 W/mK

    0,10

    Air Immobile

    0,025 W/mK

    0,04

    0,03

    0,02

    Conductivité Thermique vs Masse Volumique

    Matériaux Nano-Poreux

    Masse Volumique - kg/m3

    PIV


    La Conductivité Thermique

    Porosité :e > 95 %

    g : gaz

    s : solide

    r : rayonnement


    d < 0.1 µm < lm

    d > 100 µm > lm

    Conduction Gaz

    • : taille caractéristique des cavités

      P : Pression

      r : Masse Volumique

      E : Coefficient d’extinction

    Rayonnement

    Source : Microtherm


    Les évolutions technologiques


    Les grandes évolutions

    Changer la matrice solide (fibres, mousses, grains …) : (10% - 20%)

    - fibres « bio-sourcées » : origine végétale ou animale …

    - mousses, poudres, grains « bio-sourcés »

    Limiter les échanges par rayonnement (15% - 50 %)

    - « barrières basse émissivité » : films, poudres …

    Réduire la conduction par la phase gazeuse (60 % - 80 %)

    1 : « gaz lourds »

    2 : éliminer le gaz- basse pression

    3 : réduire la mobilité du gaz - confinement


    Matériaux Fibreux

    Laine de Verre

    Laine de Roche

    … des produits sous Avis Technique


    Mousses Cellulaires

    • Particules Opacifiantes

    • Graphite

    • Poudre Al

    d ~100 µm

    PSE

    PU


    Changer de Gaz

    Interdit

    Vitrages


    Confinement & Basse Pression

    Réduction de la taille des pores d

    Conductivité Thermique

    Pression


    VIP : Vacuum Insulation Panel

    PIV : Panneaux Isolants sous Vide

    Fibre de Verre

    Mousse PU

    Mousse XPS

    Silice Précipitée

    Silice Pyrogénée

    Conductivité Thermique

    d < lm=0.1 µm

    Pression


    ConfinementIsolant Nano Poreux

    source : www.empa.ch

    Laine Minérale

    PU & PSE

    d ~100 µm

    d~ 0.1 µm

    d < 0.1 µm < lm

    d > 100 µm > lm


    Exemples de Matériaux/Produits

    VIP : Vacuum Insulation Panel

    Aérogel

    Doc : LBNL

    GFP : Gas Filled Panel

    Doc : Microtherm

    l < 10 mW/mK

    Doc : CSTB


    Panneaux Isolant sous VidePIV

    Laine de Verre

    Film Etanche

    Matériau Coeur

    MW, EPS

    • = 35 – 40 mW/mK

      VIP

    • lVIP = 5 - 10 mW.mK

    VIP

    Vacuum Insulation Materials

    Source : IEA-HIPTI-Annexe 39


    Isolation Thermique par l’IntérieurPanneaux Isolant sous Vide

    40 mm  160 mm

    Source : ISOVER - Vacupad


    Aérogel de silice

    dans un mat fibreux

    R (3 cm) : 2,8

    R (LM-10 cm) : 2,5

    Source : ASPEN - AEROGEL


    Des produits sous Avis Technique

    Isolation Thermique

    PC « diffusant »

    Bruit d’Impact


    Aérogel dans des mats fibreux


    Aerowolle / Rockwool

    Nanogel in Fibre Mats

    l = 0.019 W/mK


    Rénovation Intérieure

    ZZ Wancor, Regensdorf Suisse

    www.zzwancor.ch


    Immeuble à Munich

    Martin Pool Architects

    VIP en isolation extérieure protégé par du PU


    Conclusion

    • En France le chauffage reste le poste dominant (60-70%) de consommation énergétique dans le bâtiment existant (32 millions de logements) et l’amélioration de l’enveloppe peut permettre de réduire de près de 70 % cette consommation

    • L’isolation est une course à la réduction de la mobilité de l’air :

      • étanchéité à l’air – grande échelle

      • convection naturelle – cm (2 ou 3 vitrages, isolants …)

      • agitation moléculaire – nanomètre – confinement et vide 


    Merci pour votre attention


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