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30/05/2011 CSTB- Dpt Enveloppe & Revêtements | Div. Matériaux PAGE 1 Les panneaux isolants sous-vide Les isolants nano-poreux Principes et Performances.

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1 30/05/2011 CSTB- Dpt Enveloppe & Revêtements | Div. Matériaux PAGE 1 Les panneaux isolants sous-vide Les isolants nano-poreux Principes et Performances Daniel QUENARD CSTB / Enveloppe et Revêtements / Physique des Matériaux CEREN 16 juin 2011

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 dapplications

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 lexistant kWh/m².an) % (210 kWh/m².an) % (150 kWh/m².an ) à -80% (50 à 80 kWh/m².an) Rénovation de logements par an dès 2013 (classe F, G) SOURCE : Biennale de lhabitat durable Grenoble - 2 juin de la RT 2005 au BEPOS – JC Visier, JL Chevalier - CSTB BEPos

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

5 Réglementation Thermique: … des progrès massifs sur le chauffage Ordres de grandeur des consommations dénergie pour un logement

6 Certains travaux disolation sont si vite amortis quon peut les considérer comme des gains. Source : Mc Kinsey

7 210 millions de bâtiments Environ 53 milliard de m² Source : E2APT-RICS-ACE Europe : importance de la rénovation 60% 40 % Nouveau bâtiments : moins de 1 %

8 Isolation Thermique Isolants Thermiques

9 Définition de lisolant thermique Un isolant thermique est un matériau qui, par sa composition ou sa nature, ralentit la dissipation de lénergie calorifique. Un isolant thermique est caractérisé par sa conductivité thermique ( ) et par sa résistance thermique (R).

10 Matériaux Nano-Poreux 0,10 0,02 0,03 0,04 1 Conductivité Thermique W/m.K Isolant-NF 0,065 W/mK Air Immobile 0,025 W/mK PI V Masse Volumique - kg/m 3 Conductivité Thermique vs Masse Volumique R : Résistance Thermique (m².K/W) U : Coefficient de Transfert Thermique (W/m².K) : Conductivité Thermique (W/m.K) e : épaisseur

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

12 : taille caractéristique des cavités P : Pression r : Masse Volumique E : Coefficient dextinction µm > l m µm < l m Rayonnement Conduction Gaz Source : Microtherm

13 Les évolutions technologiques

14 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 Changer la matrice solide (fibres, mousses, grains …) : (10% - 20%) - fibres « bio-sourcées » : origine végétale ou animale … - mousses, poudres, grains « bio-sourcés » Les grandes évolutions

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

16 ~ 100 µm Mousses Cellulaires Particules Opacifiantes - Graphite - Poudre Al PU PSE

17 Vitrages Interdit Changer de Gaz

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

19 < l m = 0.1 µm VIP : Vacuum Insulation Panel PIV : Panneaux Isolants sous Vide Conductivité Thermique Pression Fibre de Verre Mousse PU Mousse XPS Silice Précipitée Silice Pyrogénée

20 Confinement Isolant Nano Poreux source : ~ 100 µm ~ 0.1 µm µm > l m µm < l m Laine Minérale PU & PSE

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

22 Panneaux Isolant sous Vide PIV Source : IEA-HIPTI-Annexe 39 VIP Vacuum Insulation Materials Laine de Verre Matériau Coeur Film Etanche MW, EPS = 35 – 40 mW/mK VIP VIP = mW.mK

23 Isolation Thermique par lIntérieur Panneaux Isolant sous Vide Source : ISOVER - Vacupad 40 mm 160 mm

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

25 Des produits sous Avis Technique Isolation Thermique PC « diffusant » Bruit dImpact

26 Aérogel dans des mats fibreux

27 Aerowolle / Rockwool = W/mK Nanogel in Fibre Mats

28 Rénovation Intérieure ZZ Wancor, Regensdorf Suisse

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 lamélioration de lenveloppe peut permettre de réduire de près de 70 % cette consommation Lisolation est une course à la réduction de la mobilité de lair : étanchéité à lair – 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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