ECO Conception dans la maison. Bio détérioration des Surfaces. Matériaux isolants ECO nomie d énergie

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1 ECO Matériaux dans la maison: ECO Conception dans la maison ECO Bétons Bio détérioration des Surfaces ECO Matériaux isolants Matériaux isolants ECO nomie d énergie Rencontres innovation du 25 octobre 2007

2 De multiples matériaux Extraction Mat 1ères Nécessité d une maison plus saine et moins consommatrice d environnement Elaboration Fin de vie Distribution dont chaque étape du cycle de vie présente des impacts Conception de la maison environnementaux Matériaux éco respectueux Utilisation Réduction de consommation de ressources et d énergie Transport ACV, FDES, POEMS, 25 Octobre 2007

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4 Les BASES et les PRINCIPES FONDAMENTAUX en Thermique du bâtiment Le contexte

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7 UN MATERIAU Ce qui le caractérise Le coefficient de conductivité _ Le matériau lire lambda C est la conductivité thermique qui indique dans quelle proportion le matériau conduit la chaleur. Le coefficient de conductivité est le flux de chaleur par m², traversant 1m d épaisseur de matériau homogène pour une différence de température de 1 C entre ses deux faces parallèles. La conductivité thermique (lambda) est exprimée en watts par mètre-kelvin, [W m-1 K-1]

8 Le coefficient de conductivité Flux surfacique (par m²) 1 2 e e θint θ1 φ θ2 - e : l épaisseur de la paroi m W : la conductivité thermique de la paroi mk θext Déperditions surfaciques: [W/m²] CONDUCTANCE e e RESISTANCE λ est grand pour les CONDUCTEURS λ est faible pour les ISOLANTS

9 Le coefficient de conductivité Ordres de grandeur: Solides Métaux: Cuivre Liquides 390 Alumium 200 Acier 50 Construction: Béton 1,5 Verre Bois Isolant Eau 0, ,04 caractérise le matériau: conducteurs et isolants. Gaz Air 0,025 Argon 0,017 Xenon 0,0054 Krypton 0,0091

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11 Les caractéristiques des principaux matériaux isolants.

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13 Pour les matériaux homogènes les valeurs de sont données par : - des certifications spécifiques (ACERMI) - par défaut dans la RT Pour les matériaux type : bloc creux, briques, entrevous, lames d air, On donne directement : la résistance thermique R ( équivalente à : e )

14 λ= C λ= 1,5 15 cm 3,2 C 20 C 18 C Béton λ= 1,5 16,5 C 15 cm 8cm 9,8 C 14,4 C 15 C Béton 15 C e = U hi he λ 1 0, 15 =0,17 U 15 [ 1 m² C =0,27 U W [ ] isolant 1 0, 08 =0,27 U 0, 04 ] W U=3,7 1 m² C [ 1 m² C =2,27 U W [ ] ] W U=0,44 1 m² C 8 fois moins

15 20 C 20 C 3mm 6,3 C 6,9 C 6 C 3mm 10mm 3mm 10,7 C 15 C 15 C e = U hi he λ e = Rla U hi he λ 1 0, 003 =0,17 U 1,15 1 0, 006 =0,17 0, 15 U 1,15 [ 1 m² C =0,173 U W U=5,78 [ ] W m² C ] [ 1 m² C =0,315 U W [ ] W U=3 m² C ]

16 UNE PAROI Ce qui la caractérise Le coefficient de transmission surfacique Ug en considérant les liaisons avec d autres parois C est le coefficient de transmission surfacique global qui indique l importance des transmissions surfaciques et linéiques de la paroi. U US l Ug S [W.m-2. C1 ] - (US) + ( L) représentent les déperditions à travers une paroi pour 1 C de différence entre les ambiances que séparent cette paroi en [W. C-1] -S est la surface intérieure de chaque élément de paroi en [m²] -l est la longueur du PONT THERMIQUE POUR L ENSEMBLE DU BATIMENT: Ubat

17 Ponts thermiques W exprimé en mk 5

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24 INDICE DES PONTS THERMIQUES EN NEZ DE DALLE ψ U global =U 2 0, 4 =U 0,4ψ 2 ψ 2 U m 0,4 ψ 2 HSP = 2,5 m 1m² Incidence % linéique surfacique linéique transmission U g U U U g U Ug

25 Mur non isolé Mur isolé isolant 1, , ec eb ep = U hi he λc λb λ p 0,015 0,175 0, 01 0,17 1,15 1,4 0, 46 1 =0,33 U U=3,03W /m²k 1 0, 06 =0,33 U 0, 04 1 =1,83 U U=0,545W /m²k

26 INCIDENCE DES PONTS THERMIQUES EN NEZ DE DALLE a) non isolé 20 Rp=0,1 20 L ISOLATION DOIT ETRE CONTINUE! d) isolé par l extérieur c) isolé par l intérieur avec traitement en nez de dalle b) isolé par l intérieur +25% Ug U g U U g U 3,23 7,7% 7,1% ψ U ψ TH K a 3 0,58 b 0,55 0,68 0,97 0,940 70,5% 41,5% c 0,55 0,50 0,75 d 0,55 0,08 0,11 0,594 RT U Ug 0,85 54,5% 35,3% 8% 7,4% Presque la moitié! Plus du tiers!

27 Solutions pour réduire les ponts thermiques. Rénovation : Isolation par l extérieur (si possible) (isolation du retour de tableau de fenêtre)

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30 Forme flocons en vrac panneaux semi rigides Fabrication Papier journal recyclé moulu ou déchiqueté en fines lamelles avant d être traité à l aide d adjuvants (acide borique, sels de bore, borax ). Au final, environ 80 % de cellulose. Utilisation Les flocons peuvent être : «soufflés» à l horizontale dans un plancher ou sur le sol de combles perdus comprimés et insufflés pour remplir un espace creux (réservé aux toitures à faible pente et non en vertical en raison des risques de tassement) projetés après légère humidification (uniquement pour le cloisonnement car la faible épaisseur d isolant qui en résulte ne suffit pas à créer une paroi isolante) Les panneaux semi rigides peuvent être utilisés en doublage intérieur ou entre chevrons dans un bâti à ossature. λ = à 0.40 W/m.K Bon compromis entre isolation, inertie et déphasage thermique cth = 200 KJ/m3.K Avis Technique du CSTB en 1998, 1ère fois pour les isolants écologiques (marque Domexcel)

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32 2 principaux composants de la paille de chanvre : la fibre (~30% de la paille) => isolations sèches sous forme de laine la chènevotte => mortiers ou bétons de chanvre Forme Laine de chanvre : vrac rouleaux panneaux semi rigides Mortiers et bétons de chanvre et chaux dallage enduit banchage de mur briques préfabriquées Utilisation Souplesse idéale pour le remplissage d une ossature bois avec briques préfabriquées ou béton de chanvre banché. Parement de type enduit à la chaux ou bardage bois. Laine : λ = à W/m.K cth = 68 KJ/m3.K Béton : λ = / W/m.K ρ = 220 / 250 kg/m3 Prix du salon Batimat de 1989 pour le produit Biochanvre ATEx attribuée à un système constructif à ossature bois et remplissage en

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34 Laine de Chanvre Mortiers, Bétons de Chanvre

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37 Forme vrac panneaux 60 x 120 cm, e = 40, 60, 80 ou 100 mm panneaux 60 x 200 cm, e = 200 mm rouleaux 60 ou 120 x 70 cm, e = 80 ou 100 mm Fabrication Recyclage des excédents de production et des déchets de l industrie textile habituellement enfouis ou brulés. Coton vierge ou recyclé traité puis associé à un liant polyester. Vrac, panneau : λ = W/m.K Rouleau : λ = W/m.K

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39 Forme panneaux isolants flexibles ou semi rigides de 40 à 160 mm λ = à W/m.K Fabrication Fibres de bois vert naturel liées à l aide de 2 adjuvants (polyoléfine et ammonium de phosphate). Panneaux aisément recyclables. Un des meilleurs compromis entre isolation et inertie. cth = 400 KJ/m3.K Utilisation Recommandable pour l isolation des façades ou des couvertures. Variantes spécifiques pour l isolation phonique des planchers ou pour doublage isolant (thermique et acoustique) des maçonneries en briques. Certification écologique FSC «Forest Stewardship Coucil» (société Steico) Label PEFC «Projet Européen des Forêts

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41 Forme rouleaux vrac Fabrication Laine lavée et traitée au sels de bore. Pour la confection des rouleaux, laine renforcée avec 15 à 20 % de fibres en polyester. Utilisation Exemple de très bonne isolation : Murs 2 x 80 mm + couverture 2 x 100 mm Coût Prix indicatif au départ de l usine : Rouleaux 80 mm, 9.90 TTC / m2 100 mm, TTC / m2 λ = à W/m.K Capacité thermique faible l apparentant au polystyrène : cth = 80 KJ/m3.K

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43 Forme panneaux de 20 à 50 mm d épaisseur vrac (attention les granulats sont légèrement moins isolants) peut être intégré dans un mortier isolant en mélange avec de la chaux Fabrication Repos de la matière première pendant environ 3 mois (libération de la sève et de l humidité) puis le liège est broyé et chauffé à l eau bouillante ou à la vapeur (libération de la sève résiduelle qui va agglomérer les granulés entre eux). Utilisation A fait ses preuves dans l isolation des chambres froides et autres entrepôts frigorifiques. Apprécié pour l isolation phonique des planchers car résistant à la compression. Expansé pur : λ = à W/m.K Granulat : λ = W/m.K Comprimé : λ = 0.10 W/m.K

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45 Forme rouleaux souples armés d environ 20 % de fibres de polyester sauf pour ceux thermoliés avec des fibres de maïs panneaux semi rigides, 40% de fibres de polyester vrac Epaisseur variant de 40 à 80 mm Ouate (laine) : λ = à W/m.K Fabrication Les fibres brutes sont traitées au borax puis elles sont cardées pour former des couches superposées. Elles sont ensuite thermoliées pour créer une sorte de ouate soit avec des fibres de polyester (15 à 40 %) soit avec des fibres de maïs. Feutre : λ = W/m.K Vrac injecté : λ = W/m.K Soufflé : λ = W/m.K

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47 Forme ballots de paille compactée Utilisation Ossature bois avec remplissage ballots. Enduit à la chaux ou terre armée de toile de jute par exemple. Exemple : mur ossature bois remplissage 48 cm de paille, enduit sur ses deux surfaces => U = 0.13 W/m2.K Comprimée : λ = 0.10 à 0.12 W/m.K Pressée : λ = à W/m.K Capacité thermique faible Prix «Ecologie» du concours «Habitat Solaire Habitat d Aujourd hui» pour une maison à ossature bois et isolation en paille. Règles de l art codifiées et avis

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49 Forme rouleaux λ = à W/m.K Fabrication Rouleaux composés de : 70 % plumes de canard, 20 % polyester, 10 % laine de mouton traitée antimite. Agglomération des composants par chauffage au four. On ne sait pas à ce jour mesurer la capacité thermique de cet isolant. Coût Elevé du fait d un processus de préparation et de fabrication coûteux. Juin 2004 : Avis Technique du CSTB Printemps 2006 : Publication des fiches environnementale s élaborées avec Ecobilan et Isover

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51 Forme λ [W/m.K] Plumes de Canard Rouleau R pour 10 cm [m2.k/w] 2.70 Laine de Mouton Polystyrène expansé Cellulose Rouleau, Vrac KJ/m3.K Plaque KJ/m3.K Vrac, Panneau KJ/m3.K Coton Vrac Chanvre Laine KJ/m3.K Liège Expansé Bon Lin Rouleau, Vrac Laine de Verre Capacité thermique? 99 KJ/m3.K Liège Granulat Fibres de Bois Panneau KJ/m3.K Paille Ballot (pressée) Faible Cellulose Granulat Chanvre Béton Béton cellulaire Monomur Terre Cuite Béton Brique Bon

52 Energie nécessaire à la production, au transport et à la mise en œuvre des matériaux de construction. MATERIAU ENERGIE GRISE en kwh/m3 Panneaux souples en fibre de bois 1400 Mousses de polyuréthane 1000 Panneaux de polyuréthane 1200 Polystyrènes extrudés 850 Polystyrènes expansés 450 Panneaux en liège 450 Laines de verre 250 Laines de roche 150 Laine de mouton 50 à 55 Flocons de cellulose 50 à 55 Rouleaux de fibres de lin 30

53 Ordre de grandeur tenant compte d un ensemble de paramètres tels que pouvoir isolant, capacité thermique, effusivité, coût en énergie grise, présence de produits néfastes pour la santé et l environnement MATERIAU COUT Flocons en vrac Moins chers Laine de mouton Rouleaux de lin Paille Intermédiaire Plus coûteux Laines de chanvre Panneaux de liège 10 /m2 en 80 mm /m2 en 100 mm 12 à 15 /m2 en 100 mm Prix variable 13 à 23 /m2 en 100 mm 9 à 15 /m2 en 15 mm Panneaux en fibres de bois 20 à 25 /m2 en 80 mm 20 à 22 /m2 en 100 Ouate de cellulose mm Plumes de canard Bétons de chanvre et chaux

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88 ECO Matériaux dans la maison: Comment intégrer ces technologies ou intégrer ces savoirs faire dans votre entreprise? Rencontres innovation du 25 octobre 2007

89 ECO Matériaux dans la maison: MERCI DE VOTRE ATTENTION QUESTIONS? Rencontres innovation du 25 octobre 2007