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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 daniel.quenard@cstb.fr - 04 76 76 25 46. SOMMAIRE. Objectifs du Grenelle / RT2012

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  1. 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

  2. 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

  3. 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

  4. Bâtiments Existants : Toiture+Murs = 55 % surface Maison Existante

  5. Réglementation Thermique: … des progrès massifs sur le chauffage Ordres de grandeur des consommations d’énergie pour un logement

  6. Certains travaux d’isolation sont si vite amortis qu’on peut les considérer comme des gains. Source : Mc Kinsey

  7. 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

  8. Isolation ThermiqueIsolants Thermiques

  9. 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).

  10. 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

  11. La Conductivité Thermique Porosité :e > 95 % g : gaz s : solide r : rayonnement

  12. 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

  13. Les évolutions technologiques

  14. 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

  15. Matériaux Fibreux Laine de Verre Laine de Roche … des produits sous Avis Technique

  16. Mousses Cellulaires • Particules Opacifiantes • Graphite • Poudre Al d ~100 µm PSE PU

  17. Changer de Gaz Interdit Vitrages

  18. Confinement & Basse Pression Réduction de la taille des pores d Conductivité Thermique Pression

  19. 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

  20. 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

  21. Exemples de Matériaux/Produits VIP : Vacuum Insulation Panel Aérogel Doc : LBNL GFP : Gas Filled Panel Doc : Microtherm l < 10 mW/mK Doc : CSTB

  22. 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

  23. Isolation Thermique par l’IntérieurPanneaux Isolant sous Vide 40 mm  160 mm Source : ISOVER - Vacupad

  24. Aérogel de silice dans un mat fibreux R (3 cm) : 2,8 R (LM-10 cm) : 2,5 Source : ASPEN - AEROGEL

  25. Des produits sous Avis Technique Isolation Thermique PC « diffusant » Bruit d’Impact

  26. Aérogel dans des mats fibreux

  27. Aerowolle / Rockwool Nanogel in Fibre Mats l = 0.019 W/mK

  28. Rénovation Intérieure ZZ Wancor, Regensdorf Suisse www.zzwancor.ch

  29. Immeuble à Munich Martin Pool Architects VIP en isolation extérieure protégé par du PU

  30. 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 

  31. Merci pour votre attention

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