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

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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 daniel.quenard@cstb.fr - 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

CEREN

16 juin 2011

Daniel QUENARD

CSTB / Enveloppe et Revêtements / Physique des Matériaux

daniel.quenard@cstb.fr - 04 76 76 25 46

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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
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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

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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

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

Source : Mc Kinsey

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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

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).
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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

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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 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

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Matériaux Fibreux

Laine de Verre

Laine de Roche

… des produits sous Avis Technique

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Mousses Cellulaires
  • Particules Opacifiantes
  • Graphite
  • Poudre Al

d ~100 µm

PSE

PU

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Changer de Gaz

Interdit

Vitrages

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Confinement & Basse Pression

Réduction de la taille des pores d

Conductivité Thermique

Pression

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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

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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

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Aérogel de silice

dans un mat fibreux

R (3 cm) : 2,8

R (LM-10 cm) : 2,5

Source : ASPEN - AEROGEL

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Des produits sous Avis Technique

Isolation Thermique

PC « diffusant »

Bruit d’Impact

aerowolle rockwool
Aerowolle / Rockwool

Nanogel in Fibre Mats

l = 0.019 W/mK

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Rénovation Intérieure

ZZ Wancor, Regensdorf Suisse

www.zzwancor.ch

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Immeuble à Munich

Martin Pool Architects

VIP en isolation extérieure protégé par du PU

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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 
ad