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

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


Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

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 panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

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


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    Bâtiments Existants :

    Toiture+Murs = 55 % surface

    Maison Existante


    R glementation thermique des progr s massifs sur le chauffage

    Réglementation Thermique: … des progrès massifs sur le chauffage

    Ordres de grandeur des consommations d’énergie pour un logement


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

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

    Source : Mc Kinsey


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    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 thermique isolants thermiques

    Isolation ThermiqueIsolants Thermiques


    D finition de l isolant thermique

    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).


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    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 conductivit thermique

    La Conductivité Thermique

    Porosité :e > 95 %

    g : gaz

    s : solide

    r : rayonnement


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    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 volutions technologiques

    Les évolutions technologiques


    Les grandes volutions

    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


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    Matériaux Fibreux

    Laine de Verre

    Laine de Roche

    … des produits sous Avis Technique


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    Mousses Cellulaires

    • Particules Opacifiantes

    • Graphite

    • Poudre Al

    d ~100 µm

    PSE

    PU


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    Changer de Gaz

    Interdit

    Vitrages


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    Confinement & Basse Pression

    Réduction de la taille des pores d

    Conductivité Thermique

    Pression


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    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


    Confinement isolant nano poreux

    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


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    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 vide piv

    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 int rieur panneaux isolant sous vide

    Isolation Thermique par l’IntérieurPanneaux Isolant sous Vide

    40 mm  160 mm

    Source : ISOVER - Vacupad


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    Aérogel de silice

    dans un mat fibreux

    R (3 cm) : 2,8

    R (LM-10 cm) : 2,5

    Source : ASPEN - AEROGEL


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    Des produits sous Avis Technique

    Isolation Thermique

    PC « diffusant »

    Bruit d’Impact


    A rogel dans des mats fibreux

    Aérogel dans des mats fibreux


    Aerowolle rockwool

    Aerowolle / Rockwool

    Nanogel in Fibre Mats

    l = 0.019 W/mK


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    Rénovation Intérieure

    ZZ Wancor, Regensdorf Suisse

    www.zzwancor.ch


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    Immeuble à Munich

    Martin Pool Architects

    VIP en isolation extérieure protégé par du PU


    Les panneaux isolants sous vide les isolants nano poreux principes et performances

    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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