PREBAT2. 24 juin Rennes

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1 24 juin Rennes PREBAT2 "Vers des réhabilitations à très basse consommation» Matériaux et éléments d enveloppe adaptés à la réhabilitation énergétique de l existant

2 Plan de la présentation Les recherches sur de nouveaux matériaux d isolation très performants pour l isolation de l existant : Les panneaux isolants sous vide Les isolants nano-structurés à pression atmosphérique (aérogel de ession atmosphérique (aérogel de silice PU nano-structuré) el de silice PU nano-structuré) l de silice PU nano-structuré) es produits multi-fonctionnels : LIIC (Rénovation Energétique des bâtiments Par L Intérieur grâce à un complexe Isolant multifonctions augmentant l inertie et assurant et assurant l émission de Chaleur et froid)

3 REPLIIC Nano PU ISOCOMP BARISOL Panneaux isolants sous vide

4 Répartition de flux de chaleur dans la maquette pour Tc=40 C Les PIV Principe: mise sous vide d un matériaux de cœur (en général à base de silice) qui assure l isolation pris en sandwich par un complexe barrière (assurant l étanchéité) et complété par parement extérieur. Projet BARISOL EDF Rexor CEA CSTB Université de Savoie Objectifs : comprendre les facteurs pertinents de la performance des enveloppes des PIV du point de vue de leurs propriétés thermiques et barrières (à l'air et à la vapeur d'eau) tout en s'assurant de la durabilité de leur performance sur ans. S est focalisé sur les propriétés du complexe barrière (composé de plusieurs films métallisés). Performance visée: 75 mw/m.k sur la durée de vie.

5 Les PIV Principaux résultats du projet : Au regard de leurs performances les PIV du commerce ne être utilisés que dans deux cas : les planchers non chauffants et l ITI ; Quantification de la qualité de la métallisation (épaisseur défauts ) et de l importance de la maîtrise des assemblages et des soudures dans la perméance et la durée de vie ; l humidité est le facteur prépondérant de la dégradation de la couche barrière. Conception et fabrication de nouvelles enveloppes barrière ; Perspectives : Développement de complexes barrière ayant une perméance dix fois plus faible que les produits actuels; Recherche de nouvelles colles maîtrise de la de la couche de scellage et amélioration de la structure du complexe;

6 Les isolants nano-structurés sans vide poussé Objectif : développer des nouveaux composants d isolation minces permettant d atteindre des conductivités thermiques très faibles (inférieures à 0020 W/m K dans les conditions normales de température et de pression et inférieures à 0005 W/m K sous vides primaires) sans avoir recours aux gaz lourds ni aux vides poussés. Projet ISOCOMP (MinesParisTech CSTB PCAS Sirius) : silices nanonano-structurées Projet Nano-PU (MinesParisTech CSTB EMAC TBC) : polyuréthane nano-structuré Projet Nanocel (MinesParisTech CSTB CEA Université EDF Neotim) : complexes silice/matrice cellulosique nanostructurés très isolants

7 Les aérogels et xérogels de silice

8 Les principaux verrous : Des propriétés mécaniques «faibles» Une étape de séchage «délicate» pour leur production : généralement en conditions supercritiques (CO2) Les résultats majeurs du projet ISOCOMP : mise au point d un procédé non supercritique; conductivité thermique de 14 mw/m.k ± 1 sur une large plage de masses volumiques ( g/cm3); 3 cm de «blankets» (granules de xérogel de silice intégrées dans un matériau fibreux) en isolation intérieure sont équivalents à 8.5 cm de laine de verre. à résoudre : problème de «poudrage» Les aérogels de silice

9 Les principaux verrous : développer un procédé d élaboration sub-critique de matériaux nanostructurés à base de polyuréthane démontrer la faisabilité de l élaboration à échelle pré-industrielle Les PU nano-structurés Les résultats majeurs du projet NANO-PU : mise au point d un procédé de production sub-critique; conductivité thermique entre 0025 W/m K et 0030 W/m K pour des densités de 008 à 013 g/cm3; super-isolants mécaniquement forts mais avec de moins bonnes conductivités thermiques que les aérogels/xérogels de silice; l intérêt pour des hybrides organique (PU) / inorganique (silice);

10 Isolation par l extérieur nanostructurée Parex.it (PARement EXtérieur pour Isolation Thermique) Financé par le FUI 2010 co-labellisé par les pôles de compétitivité Axelera Capénergies et Tenerrdis Projet coordonné par PAREX-Lanko Objectif : développer un enduit projetable facile d utilisation à haut pouvoir isolant à un coût raisonnable pour l isolation par l extérieur. L enduit est formé d'un liant hydraulique formulé et d'un granulat de matériaux super-isolants et hydrophobes à base de xérogel de silice.

11 Composant d enveloppe multi-fonctionnel REPLIIC - Rénovation Energétique des bâtiments Par L Intérieur grâce à un complexe Isolant multifonctions augmentant l inertie et assurant l émission de Chaleur et froid Objectifs (initiaux) : étudier concevoir développer optimiser et évaluer un complexe mural constitué d un isolant d un polymère contenant des matériaux à changement de phase et un système d émission de chaleur et de froid afin de mettre sur le marché à moyen terme un produit adapté aux besoins du secteur du bâtiment pour la rénovation de l existant Partenaires : INES/CEA-LITEN GERFLOR Université de Savoie Durée : janvier décembre 2011

12 Composant d enveloppe multi-fonctionnel Le cahier des charges : Un fonctionnement été / hiver différencié : pour limiter les périodes de surchauffe en été dans les bâtiments objets d une rénovation avec isolation par l intérieur réduisant ainsi l inconfort des occupants. Pour réduire la consommation énergétique en mode chauffage grâce à la présence d isolant au contact de la paroi en contact avec l extérieur et à la présence de MCP à la température de fusion proche de 21 C permettant ainsi de bénéficier des apports solaires passifs en journée durant la période hivernale. Se substituer aux émetteurs de chaleur fonctionnant par convection en intégrant un échangeur de chaleur en partie basse du mur et en exploitant la convection naturelle pour rendre la paroi rayonnante

13 Composant d enveloppe multi-fonctionnel Le principe : un échangeur de chaleur en partie basse de la paroi (idéalement connecté au système de chauffage existant) et en option un système d émission de froid ; un isolant performant en contact avec le mur ; une lame d air en convection naturelle ; une couche protectrice et décorative en surface. Les priorités : Isolation renforcée inertie thermique radiant basse température.

14 Composant d enveloppe multi-fonctionnel

15 Composant d enveloppe multi-fonctionnel Premiers résultats : Optimisation de l écoulement dans la lame d air et de l échange thermique en surface; Détermination des caractéristiques de l échangeur optimisé; Etude numérique de la lame d air; Tests d un prototype; Etude à la caméra IR Répartition du flux de chaleur dans la maquette

16 Composant d enveloppe multi-fonctionnel Les choix techniques qui ont été arrêtés : Configuration ouverte de la lame d air vs. configuration fermée; Définition des échangeurs de chaleur; Initialement la paroi devait intégrer des matériaux à changement de phase (MCP). La réalisation d études numériques + un état de l art + une étude expérimentale ont montré : des difficultés d intégration des MCP à la paroi (norme incendie recyclabilité ) un gain finalement limité en inertie sauf si >60% en masse de MCP dans le revêtement mural Un stockage inertiel par MCP pourra être envisagée sur les parois non équipées de composants REPLIIC. Un brevet co-déposé CEA/GERFLOR en juin 2009;

17 Composant d enveloppe multi-fonctionnel Perspectives et suites: Prototype en cours de test sur cellules PASSYS; Création d un modèle simplifié du composant et intégration dans un logiciel de simulation thermique dynamique (type TRNSYS ou Energy+); Evaluation par simulation des performances annuelles du composant; Confrontation résultats numériques et tests expérimentaux; Choix des matériaux et éléments constituants : point de vue environnemental (énergie grise réduite) et point de vue de l occupant (confort thermique et qualité de l air intérieur). Intégration des prototypes dans au moins deux bâtiments démonstrateurs (prestation confiée à la société Manaslu Ing).

18 Visualisation du futur produit Pour plus d info sur REPLIIC :

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