technologie revêtements toitures froides

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1 technologie revêtements toitures froides Revêtements thermo réfléchissants pour toitures Compatibles toutes toitures traditionnelles Caractéristiques énergétiques certifiées CSTB

2 SOMMAIRE CONTEXTE ENVIRONNEMENTAL & RÉGLEMENTATION THERMIQUE Contexte environnemental & règlementation thermique... 3 Rayonnement solaire... 4 Phénomène «ilôts de chaleur urbains»... 5 Principe des «revêtements toitures froides»... 6 Solutions Zolpan... 8 Produits et systèmes Le saviez-vous? Le Bâtiment représente près de la moitié de la consommation d énergie (dont 70 % pour le chauffage et la climatisation) et produit près du quart des émissions de CO 2 en France, ce qui représente pour chaque français l équivalent de plus d une tonne de pétrole et près de deux tonnes de CO 2 rejetées dans l atmosphère. Le déploiement du Grenelle de l environnement et de la RT2012 (Réglementation thermique) vont permettre de mettre en place des dispositions visant à réduire de manière importante la facture énergétique, la consommation des énergies fossiles et l émission des gaz à effet de serre. Guide de choix Rapports d essais Dans le cadre de ce nouveau défi du Développement Durable, Zolpan propose déjà une offre complète de systèmes d isolation thermique des façades contribuant largement à répondre à cette double problématique environnementale et énergétique du bâtiment. Calculateur Archiwizard Revêtements de toitures froides Une technologie innovante pour des solutions durables Aujourd hui, fort d une longue expérience dans la protection et l étanchéité des toitures et couvertures et d une recherche permanente de technologies innovantes, Zolpan reste précurseur dans son offre de solutions pour le bâtiment durable en lançant REVSUN, une gamme complète de «revêtements de toitures froides». 2 3

3 RAYONNEMENT SOLAIRE PHÉNOMÈNE «ÎLOTS DE CHALEUR URBAINS» Tout commence avec le soleil ULTRA VIOLET RAYONNEMENT VISIBLE INFRA ROUGE Ces 3 rayonnements sont les composantes de la lumière solaire qui frappe la surface de la terre. Sous l effet du soleil, les nombreuses surfaces colorées des zones urbaines (toitures foncées, routes et trottoirs en asphalte) couplées au manque de végétation absorbent des quantités importantes de radiations solaires et deviennent extrêmement chaudes. Ces surfaces représentent des sources de chaleur importantes qui contribuent à créer un microclimat où la température ambiante de l air peut être plus élevée de plusieurs degrés que dans la proche périphérie. On parle alors d îlots de chaleur urbains. Ces zones favorisent la pollution de l air, la formation de «smog» (brume provenant d un mélange de polluants atmosphériques) et les pics de demande énergétique en climatisation. 1 Rayonnement Ultra Violet = 5 % des apports solaires Il peut causer des dégâts importants aussi bien pour notre peau que dans la dégradation des composés organiques, le jaunissement des peintures Comment réduire les «îlots de chaleur urbains»? Le tryptique solution miracle en environnement urbain : selon Hashem Akbari, chercheur au LBNL (Lawrence Berkeley National Laboratory) 2 Rayonnement Visible = 43 % des apports solaires Il donne la couleur et la brillance aux objets. 1 Déployer Planter les toitures à des arbres reflectivité élevée 2 3 Ne pas construire de trottoirs en asphalte noir 3 Rayonnement Infra Rouge = 52 % des apports solaires Il est à l origine d une énergie calorifique importante qui contribue à la montée en température des surfaces exposées au soleil. C Des apports solaires d autant plus marqués en toitures si : Température de fin d après-midi Elles sont très exposées au rayonnement solaire (toitures plates ou à faible pente par exemple). Elles sont de couleur foncée (bitumineux, shingles ou asphalte par exemple). Elles se trouvent en zone climatique chaude et ensoleillée Il n est pas rare dans ces cas-là d enregistrer des températures de surface jusqu à 30 plus élevées que la température ambiante avec pour conséquence un transfert important de la chaleur dans les bâtiments surtout si la toiture est non isolée. Un phénomène qui peut entraîner inconfort des occupants et/ou besoins importants en climatisation. Zone rurale Zone commerciale Centre ville Résidentiel et parc Banlieue résidentielle 4 5

4 PRINCIPE DES «REVÊTEMENTS TOITURES FROIDES» PRINCIPE DES «REVÊTEMENTS TOITURES FROIDES» 2 Caractéristiques énergétiques majeures Qu est ce qu un «revêtement toitures froides»? 1 RÉFLECTANCE SOLAIRE 2 Mesure la capacité d une surface à réfléchir l énergie solaire totale incidente (dans les 3 domaines du spectre solaire). Fraction réfléchie 0 à 100 % Exemples : Bitumineux : ±10% - Tuiles : ±30% - REVSUN : ±75% ÉMISSIVITÉ THERMIQUE Mesure la capacité d une surface à rayonner la chaleur solaire (radiations IR) au lieu de l absorber. Fraction rayonnée 0 à 100 % Exemples : Métal : 5 à 10% - REVSUN : ±90% Un «revêtement toitures froides» réfléchit et réemet le rayonnement solaire vers le ciel plutôt que de le transférer dans le bâtiment. Les propriétés «toitures froides» d un revêtement sont mesurées par la réflectance solaire et l émissivité thermique. 1 RÉFLECTANCE SOLAIRE MAXIMUM Permet de réfléchir une fraction importante du rayonnement solaire incident. Ces 2 caractéristiques doivent être les plus élevées possibles pour que la toiture conserve une température de surface proche de la température ambiante. L efficacité «toitures froides» est maximum avec les revêtements de teinte blanche, elle reste appréciable avec les revêtements colorés clairs. 2 ÉMISSIVITÉ THERMIQUE MAXIMUM Permet de limiter la dissipation de la chaleur du matériau dans le bâtiment. > Les conséquences directes Limiter l échauffement des locaux par transfert de la chaleur solaire à travers la toiture. Limiter les besoins en climatisation. Ralentir le vieillissement de l étanchéité de toiture sous l effet des chocs thermiques répétés. En complément de ces deux propriétés énergétiques majeures, les «revêtements toitures froides» doivent également présenter des caractéristiques mécaniques adaptées aux contraintes spécifiques en usage toitures (souplesse, résistance à la craquelure et à l eau, adhérence...) ainsi qu une haute résistance à la salissure, au jaunissement UV et à la pollution biologique à l origine des pertes de blancheur et donc des pertes d efficacité de la thermo réflexion. 6 7

5 SOLUTIONS ZOLPAN SOLUTIONS ZOLPAN Formulés à partir de résines souples (acryliques aqueuses ou élastomère polyuréthane aliphatique) et de pigments aux propriétés optiques spécifiques, les revêtements de la gamme Revsun sont spécialement destinés aux applications ciblées vers la réflexion de l énergie solaire en toitures. Deux domaines d usage privilégiés pour la gamme Revsun : 2 AUGMENTATION DU RENDEMENT ÉNERGÉTIQUE DES SYSTÈMES PHOTOVOLTAïQUES CYLINDRIQUES : L installation de cette nouvelle génération d équipements photovoltaïques sur des toitures revêtues par une peinture à haute réflectivité Revsun, va permettre une conversion à 360 de l énergie solaire en électricité par ajout des effets de l énergie solaire réfléchie sur la partie basse des capteurs à l énergie solaire directe et diffuse reçue par les équipements. 1 Régulation thermique des toitures : Pour la rénovation des toitures insuffisamment isolées de constructions telles que les maisons individuelles, bâtiments industriels, agricoles, commerciaux, résidentiels, tertiaires ou sportifs, ateliers, hangars, entrepôts, usines, salles de sport, restaurants d entreprise... Lumière directe du soleil Lumière diffuse du soleil Lumière réfléchie Toiture noire (Bitumineux) Toitures tuiles Toiture métal nu Toiture revêtue Revsun REVSUN Les hautes qualités thermo réfléchissantes des revêtements Revsun et leur excellente résistance à la salissure permettent : Jusqu à 90 % des apports solaires réfléchis ou réémis par la toiture. Certifié Un confort d été amélioré (réduction de la température intérieure de 1,5 à 3 C). La réduction des besoins en climatisation et des émissions associées de GES (jusqu à 30 % d économie). Une efficacité longue durée (jusqu à 90% de conservation des qualités thermo réfléchissantes après 3 ans sur toitures). La combinaison systèmes photovoltaïques cylindriques + revêtements REVSUN : Une technologie d avenir pour la production d électricité «verte». Certifié 20 à 30 % d appports solaires supplémentaires par rapport à une toiture noire (selon situation). Des installations adaptées à toutes toitures commerciales et industrielles de grande surface. Limite l échauffement ainsi que les besoins de rafraîchissement du bâtiment en période estivale. Une efficacité pour toutes régions en travaux neufs et de rénovation. 8 9

6 SOLUTIONS ZOLPAN SOLUTIONS ZOLPAN Points forts Revsun : Caractéristiques énergétiques certifiées : Une réponse environnementale et énergétique pour les bâtiments : Une SOUPLESSE D USAGE MAXIMUM : Technologie innovante. Caractéristiques énergétiques conformes aux référentiels des programmes bâtiments verts américains. Confort intérieur d été amélioré lorsque le bâtiment n est pas climatisé; Réduction des coûts de climatisation et des émissions associées de GES dans le cas contraire. Réduction de l effet «îlots de chaleur urbains» (1 à 2 C). Réduction des pic de demande énergétique de climatisation (10 à 30 % en été). Alternative simple et économiquement efficace à la rénovation des toitures par un revêtement classique. Une protection efficace et durable : Technologie à haute durabilité (acrylique souple et polyuréthane élastomère aliphatique). Excellentes caractéristiques mécaniques, adhérence, souplesse, résistance aux intempéries. Conservation dans le temps de l efficacité toitures froides (résistance à la salissure atmosphérique, aux UV et à la pollution biologique à l origine des pertes d efficacité énergétique). Maintenance réduite. Haute résistance à la corrosion (Revsun antico). Durée de vie prolongée de la toiture. Compatible toutes toitures traditionnelles (asphalte, métal, béton ). Facilité et rapidité de mise en œuvre. Application manuelle ou mécanisée (productivité élevée). Hors pluie rapide. Produits en phase aqueuse : confort et sécurité d emploi, respect de l environnement (hors Revsun mempur). Les revêtements de le gamme Revsun présentent une longue antériorité en usage toitures. Les études mesurant leur efficacité «toitures froides» ont été menées en collaboration avec le CSTB. Les résultats obtenus sont conformes aux référentiels énergétiques des programmes bâtiments verts américains où la technologie «cool roof coatings» est largement utilisée. Initiale Réflectance solaire CPM 11/ A et B En situation toiture > 3 ans Sud Espagne / Portugal / La Réunion Nettoyé Non nettoyé Émissivité thermique CPM 11/ C REVSUN ROOFING Blanc 70 % 62 % 55 % 91% REVSUN MÉTAL REVSUN ANTICO Blanc Sable Gris clair REVSUN MEMPUR Blanc Gris clair Blanc 76% 74% 75 % 88% 73 % 61 % 47 % 82 % 48 % 67 % 56 % 48 % 74 % 47 % Des résultats à rapprocher des exigences CRC (Cool Roof Coatings) des principaux programmes bâtiments verts américains (aucun référentiel européen n est disponible à ce jour). Critères américains toitures froides à faible pente Initiale Réflectance solaire 63 % 56 % 48 % 66 % 44 % En situation toiture > 3 ans Nettoyé 89% 92 % Émissivité thermique Californie (Title 24) 70 % 3 ans 55 % 75 % Georgie 75 % Pas d exigence 75 % Floride 65 % Pas d exigence 80 % 65 % 3 ans 50 % Pas d exigence 10 11

7 PRODUITS ET SYSTÈMES PRODUITS ET SYSTÈMES Revsun, Une gamme de 4 revêtements de peintures à réflectance solaire élevée et durable destinée aux applications ciblées vers la réflexion de l énergie solaire en toitures. AVANT APRÈS (teinte blanche) Revsun Roofing Revêtement thermo réfléchissant pour la protection des toitures à pente. Points forts : Haute réflectance solaire, efficacité durable. Garnissant élevé. Protection optimisée des parties émergentes de formes complexes. Consommation moyenne : 1 à 1,2 Kg/m 2 en 2 couches. Teintes : Blanc, beige RAL 1015, gris RAL mat velouté RÉFLECTANCE : 70 % ÉMISSIVITÉ : 91 % Revsun Métal Peinture thermo réfléchissante pour toitures métalliques. Points forts : Haute réflectance solaire, efficacité durable. Protection antirouille efficace. Résistance à la salissure atmosphérique, maintenance réduite. Rendement moyen : 6 m 2 /Kg/c en 2 couches. Teintes : Blanc, beige RAL 1015, gris RAL satiné tendu RÉFLECTANCE : 76 % ÉMISSIVITÉ : 88 % Revsun Antico Revêtement anticorrosion thermo réfléchissant pour toitures métalliques. Points forts : Haute réflectance solaire, efficacité durable. Protection optimisée des points sensibles à la corrosion. Application directe tous métaux, hors pluie rapide. Consommation moyenne : 300 g/m 2 mini/c en 2 couches. Teintes : Blanc, beige RAL 1015, gris RAL mat velouté RÉFLECTANCE : 73 % ÉMISSIVITÉ : 89 % Revsun Mempur Revêtement thermo réfléchissant pour la protection et l étanchéité des toitures. satiné tendu Points forts : Finition à haute réflectance solaire du système d étanchéité liquide Revetanche Adapté aux surfaces complexes et difficilements accessibles. Excellente résistance à la salissure atmosphérique, au jaunissement UV et à la pollution biologique. Consommation moyenne : 1 x 600 g/m 2 sur la sous-couche Revetanche Teinte : Blanc. RÉFLECTANCE : 82 % ÉMISSIVITÉ : 92 % 12 13

8 GUIDE DE CHOIX GUIDE DE CHOIX Caractéristiques énergétiques Support = recommandé / = convient Produit Nature Destination Teintes Réflectance solaire Émissivité thermique Bitumineux Asphalte gravillonné Shingles Roofing ardoisé Bardeaux bitumés Métaux Prélaqué Chape ou dalle ciment Plaques fibres ciment Ancien revêtement 1 Application 2 Revsun Roofing mat velouté Revêtement acrylique souple et pigments aux propriétés optiques spécifiques. Haute réflectance solaire Rénovation / protection des toitures à pente Blanc Beige RAL 1015 Gris RAL % 62% 50% 91% 92% 92% 2 x 0.5 kg/m 2 mini (500 μm secs mini) ROULEAU AIRLESS Condit : 20 Kg Revsun Métal satiné tendu Peinture acrylique et pigments aux propriétés optiques spécifiques. Haute réflectance solaire Rénovation / protection des toitures métalliques Blanc Beige RAL 1015 Gris RAL % 64% 51% 88% 93% 92% 2 à 3 c à ± 6 m 2 /kg/c ROULEAU AIRLESS Condit : 20 Kg Revsun Antico mat velouté Revêtement acrylique anticorrosion et pigments aux propriétés optiques spécifiques. Rénovation / protection des toitures métalliques Blanc Beige RAL 1015 Gris RAL % 63% 50% 89% 91% 90% 2 x 0.3 kg/m 2 mini (250 μm secs mini) ROULEAU AIRLESS Condit : 20 Kg Haute réflectance solaire Revsun Mempur satiné tendu Revêtement élastomère polyuréthane aliphatique monocomposant et pigments aux propriétés optiques spécifiques. Étanchéité des toitures plates ou à pente. Blanc 82% 92% 1 x 600 g/m 2 sur Revetanche 3000 s/c (1,2 kg/m 2 ) ROULEAU AIRLESS Condit : 18 Kg Haute réflectance solaire 1 Après étude technique favorable. 2 Application sur supports en bon état après travaux préparatoires et impression éventuelle adaptée. Consommation / rendement mini sur supports plans normalement absorbants. Majoration à prévoir selon développé des surfaces et pertes d application. Consulter les fiches techniques produits avant tous travaux

9 RAPPORTS D ESSAIS RAPPORTS D ESSAIS Contribution des revêtements à la réduction de la température intérieure des locaux et aux charges de climatisation 1 RÉSULTATS Calcul des impacts sur bâtiments conventionnels Contribution des revêtements Revsun à l augmentation des apports solaires sur des capteurs photovoltaïques cylindriques 1 CRITÈRES D ÉTUDE Calculs réalisés sur des locaux types à partir d hypothèses conventionnelles sur l occupation et le climat selon règles Th-bât ed.2007 (consommation d énergie) et règles Th-CE version 1.1.3F (performance thermique). Vue face Sud Bâtiment R atelier associé / 600m 2. Zone climatique H2d (Carpentras). Rapport variable surfaces vitrées / surface utile. Vitrages sud équipés de protection solaire. Toiture terrasse «noire» non isolée. Bâtiment non isolé. Ventilation 1,3 vol/h. Tic* ( C) Réduction de la T intérieure *TIC : Température intérieure conventionnelle - Cep : Consommation en énergie primaire H2a H1a TRAPPES H1b RENNES NANCY H2b MACON H1c LA ROCHELLE H2d AGEN H2c CARPENTRAS H3 13 NICE B 2A H2d Cep froid* (%) Réduction des charges de climatisation Surfaces vitrées / Surface utile 10% 30% 40% 10% 30% 40% Revsun métal Blanc vieilli toiture > 3 ans -3,2 C -2,4 C -2,3 C -31,9% -23,8% -21,3% Revsun antico Blanc vieilli toiture > 3 ans -2,6 C -2,0 C -1,8 C -25,4% -18,7% -14,7% Revsun roofing Blanc vieilli toiture > 3 ans -2,2 C -1,7 C -1,6 C -21,6% -16,2% -14,7% 2 RÉSULTATS Principe Lumière directe du soleil REVSUN Lumière diffuse du soleil Lumière réfléchie Module photovoltaïque Longueur d un module Largeur d un module Hauteur par rapport à la toiture Diamètre des tubes Espacements des tubes Pourcentage des apports solaires complémentaires annuels reçus par les tubes par réflexion sur Revsun (rapport EN-ECL10-28C) 2,28 m 1,09 m 0,36 m 2,54 cm 3,16 cm 2 RÉSULTATS Mesure des impacts sur bâtiments expérimentaux (Revsun Roofing blanc) Des résultats mesurés qui confirment la contribution importante des revêtements Revsun au confort d été des bâtiments et aux économies d énergie de climatisation. Différence de température intérieure Bâtiment industriel / Barcelone Toiture isolée à faible pente Bâtiment collectif d habitations Grande Canarie Toiture plate Revsun Vs Toiture noire Revsun Vs Toiture rouge Revsun Vs Toiture rouge Moyenne sur 24 h Moyenne 10 à 18 h Moyenne sur 24 h Moyenne 10 à 18 h Moyenne sur 24 h Moyenne 10 à 18 h Mai ,6 C - 5,3 C - 2,4 C - 3,7 C - 1,5 C - 1,6 C Juin ,3 C - 4,7 C - 2,8 C - 4,0 C - 1,4 C - 1,4 C Juillet ,6 C - 4,9 C - 3,1 C - 4,2 C - 1,4 C - 1,4 C Août ,2 C - 4,5 C - 2,9 C - 4,0 C - 1,8 C - 1,4 C max Revsun Vs Toiture noire : - 6,2 C (mai - 13h) Revsun VsToiture rouge : - 2,1 C (juin - 12h) Par rapport à une toiture noire (ρ = 0%) Par rapport à une toiture béton (ρ = 10%) *orientation des tubes sur la toiture (Réflectance solaire) Nantes Carpentras Barcelone Est/Ouest* Nord/Sud* Est/Ouest* Nord/Sud* Est/Ouest* Nord/Sud* 66% 25,0% 23,2% 26,5% 23,8% 26,3% 24,1% 74% 28,0% 26,1% 29,7% 26,7% 29,4% 27,0% 82% 31,0% 28,9% 33% 29,5% 32,6% 29,9% 66% 20,4% 19,1% 19,1% 19,5% 21,4% 19,7% 74% 23,3% 21,8% 21,8% 22,3% 24,5% 22,5% 82% 26,3% 24,5% 24,5% 25,0% 27,5% 25,4% 16 17

10 CALCULATEUR ARCHIWIZARD CALCULATEUR ARCHIWIZARD La société d étude HPC, experte en solutions logicielles de transferts d énergie dans les bâtiments a spécialement développé pour Zolpan le calculateur ARCHIWIZARD. B DONNÉES DE SORTIE DU PROJET Les résultats sont édités sous forme de rapport. Ils précisent le bilan global énergétique et économique du projet ainsi que les diagrammes mensuels de température des locaux et de consommation chaud/froid. CARACTÉRISTIQUES DU BÂTIMENT : Niveau d isolation bas (construction < 1975). Volume chauffé : 780 m 3. Surface vitrée : 5%, simple vitrage. Surface toiture : 290 m 2. Températures de consigne : 19/26 C. Énergie : électricité. EXEMPLE DE PROJET BÂTIMENT DE BUREAUX LOCALISATION : NICE Revêtement ZOLPAN A DONNÉES D ENTRÉE DU PROJET Les calculs sont effectués sur des modèles conventionnels de constructions : maisons individuelles, bâtiments industriels, tertiaires ou collectifs d habitation. Les données d entrée prennent en compte les informations indispensables à une bonne rigueur de calcul : Type, configuration, localisation et usage du bâtiment. Données climatiques du lieu d implantation. Performances de l enveloppe. Pourcentage des parois vitrées. Surface et niveau d isolation de la toiture. Type et coût de l énergie utilisée. Caractéristiques énergétiques du revêtement REVSUN retenu Revêtement ZOLPAN : Performances : Coûts : Chiffres clés Produit : REVSUN MÉTAL Indice de réflexion solaire : 76 % Surface à couvrir : 290 m 2 Énergie consommée en chauffage : kwhep/an Surplus d énergie utilisée pour le chauffage : kwhep/an Surplus d énergie utilisée pour le chauffage : % Énergie consommée en refroidissement : kwhep/an Économie d énergie utilisée pour le refroidissement : kwhep/an Économie d énergie utilisée pour le refroidissement : % Bilan total (chauffage + climatisation) : kwhep/an Économie totale en énergie : kwhep/an Économie totale en énergie : % Coût de chauffage : 5733 /an Augmentation des coûts de chauffage : 818 /an Coût annuel de refroidissement : 701 /an Réduction des coûts de refrodissement : 2967 /an Réduction totale des coûts : 2149 /an Les larges possibilités du logiciel ARCHIWIZARD permettent l obtention d informations représentatives de la réalité, exclusions faites des nombreuses variables touchant au bâtiment et au mode de vie de leurs occupants. ARCHIWIZARD, un outil simple et performant au service des donneurs d ordre, architectes, BET, entreprises pour mieux connaître les revêtements de toitures froides REVSUN et évaluer leurs impacts énergétiques et économiques sur les bâtiments

11 Zolpan est membre fondateur du EU Cool Roofs Council (EU-CRC), conseil européen en charge de la promotion européenne de la technologie «toitures froides». Le conseil rassemble des acteurs clés dans ce domaine : instituts de recherche, experts scientifiques et universitaires, sociétés d énergie, industriels, entreprises de pose et de maintenance Il travaille en étroite collaboration avec le conseil américain US-CRRC (Cool Roof Rating Council). Le projet «toitures froides» est co-financé par l union européenne dans le cadre du programme «INTELLIGENT ENERGY EUROPE». Les produits de la gamme REVSUN figurent dans la première base de données européenne des matériaux de toitures froides éditée par l EU-CRC. > Plus d informations sur le site EU-CRC : Création : Crédits photos : Fotolia, Shutterstock Code : Z Zolpan janvier 2011 Ce document a été imprimé avec le label Imprim' vert Zolpan sas - 17 quai Joseph Gillet Lyon cedex 04 - Tél : Fax : SIREN : N RCS : RCS LYON - CAPITAL SOCIAL :