Thermique Du Batiment - Rt2000 - Doc Cstb - Guide Technique

Guide technique ADEME

ISOLATION THERMIQUE

Performances énergétiques des éléments opaques et transparents

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques et transparents

Avant-propos Après une période de relative pause dans l'attention portée à la progression des économies d'énergie, on assiste désormais à une remontée en puissance des préoccupations liées aux performances énergétiques des bâtiments. La nouvelle étape de la réglementation thermique pour la construction neuve est significative à cet égard et va constituer une incitation forte à l'innovation des matériaux, produits et systèmes d'enveloppe. Dans le même temps, il est aujourd'hui clair que le contexte est nettement différent de ceux qui prévalaient lors des précédentes étapes de l'évolution réglementaire en matière d'économie d'énergie. De nouvelles préoccupations se sont faites jour ; on citera par exemple la prise en compte de la protection de l'environnement, les risques éventuels pour la santé, les conséquences des choix techniques et des hiérarchies d'exigence sur l'apparition de désordres compte tenu des conditions réelles d'usage. Dans ces conditions, les acteurs du bâtiment et plus particulièrement les industriels se déterminent de plus en plus en fonction d'un ensemble élargi de critères dans une vision plus systémique. Il apparaît donc aujourd'hui indispensable d'examiner quelles sont les évolutions possibles ou probables en termes d'exigences à prendre en compte afin d'identifier pour les différents matériaux, produits ou systèmes d'enveloppe comment il sera possible de progresser en matière de performances énergétiques. On vise donc ici les objectifs suivants : • Établir un état de l'art des solutions couramment utilisées aujourd'hui ainsi qu'émergentes, disponibles sur le marché français, • Identifier pour les principales familles, les risques et opportunités que les hypothèses d'évolution des exigences constituent dans le cadre du renforcement de la performance thermique ; on notera que pour ce qui concerne cette analyse des risques et opportunités on s'attachera d'une part aux évolutions tendancielles à court et moyen terme (qu'il s'agisse d'apparitions de solutions nouvelles ou de l'émergence sur le marché français de solutions existant dans d'autres pays qui sont actuellement absentes du marché français et dont l'évolution du contexte favorisera le développement). Par ailleurs, on proposera également des hypothèses en rupture dans le cadre d'une approche prospective à plus long terme, • Permettre de disposer d'éléments structurés et cohérents pour aider au choix de pistes porteuses d'innovation en matière de matériaux, produits et systèmes d'enveloppe et servir de base à une mobilisation des acteurs (et plus particulièrement des plus innovants) autour des préoccupations d'économies d'énergie. En matière d'économies d'énergie, on prendra ici comme hypothèses de référence les principes généraux de la RT2000. La première partie présente l'état de l'art ; la deuxième porte sur les perspectives d'évolution ainsi que la prospective

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Sommaire général

1

Performances énergétiques des éléments opaques et transparents

S O M M A I R E

G É N É R A L

Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. La nouvelle réglementation thermique RT 2000 . . . . . 1 1.1 Consommation d'énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Température intérieure (Tic, Tic-réf) . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3 Gardes fous ou caractéristiques thermiques minimales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2. Le confort d'été et l'inertie thermique des bâtiments 5 3. Condensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.1 Propriétés de l’air humide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.2 Humidité Absolue W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.3 Humidité relative HR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.4 Température de rosée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.5 Humidité absolue dans les locaux d’habitation . . . . . . 6 3.6 L’air humide et les matériaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.7 Condensations superficielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.8 Condensations internes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4. Rappels de notion d’acoustique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4.1 L’indice d’affaiblissement acoustique R d’une paroi . . 7 4.2 L’isolement acoustique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4.3 La réglementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5. Santé et environnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5.1 Inventaire et interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5.2 Environnement et santé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5.3 Rubrique «Santé et environnement» dans les fiches «Isolants» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Éléments opaques - État de l’art . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Éléments transparents - État de l’art . . . . . . . . . . . . . 1 1. Rappel des notions d’optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1 Préambule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Isolant thermique : définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Procédure d’Avis technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Le marché de l’isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Les isolants thermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Les autres produits utilisés pour isoler les bâtiments . 2.3 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Domaines d’utilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Fiches Procédés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Fiches Isolants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 1 3 4 4 4 4 5 11 51

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Éléments opaques - Perspectives & prospective . . . Préambule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Les progrès réalisés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Les conséquences des évolutions réglementaires en cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Vers des sauts technologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 1 3

5 7 3.1 Les matériaux super-isolants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.2 Les matériaux à changement de phase . . . . . . . . . . . . 8 Annexe : Conductivité thermique équivalente . . . . . . . . . . 9

Comportement d’un corps face au rayonnement . . . . Propriétés lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Propriétés énergétiques et facteur solaire g . . . . . . . . . Propriétés géométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Calcul des facteurs optiques lumineux, énergétiques et solaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6 Glossaire optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Fiches Baies vitrées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Fiches Composants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Fiches produits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 2 2 2 2 3 5 35 77

Éléments transparents Perspectives & prospective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. Conséquences des évolutions réglementaires . . . . . . . 1 1.1 Vitrages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Menuiseries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Les protections solaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Vers des sauts technologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Vitrages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Menuiseries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 1 2 3 3 13

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - Sommaire

Performances énergétiques des éléments opaques et transparents Généralités S O M M A I R E 1. La nouvelle réglementation thermique RT 2000 . . . 1.1 Consommation d'énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1 Déperditions à travers l'enveloppe (Ubât et Ubât-rèf) . . . 1.1.2 Apports de chaleur à travers l'enveloppe . . . . . . . . . . . 1.2 Température intérieure (Tic, Tic-réf) . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Gardes fous ou caractéristiques thermiques minimales . . 1.3.1 Isolation thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2 Confort d'été . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 1 1 2 3 3 3 4

2. Le confort d'été et l'inertie thermique des bâtiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3. Condensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Propriétés de l’air humide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Humidité Absolue W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Humidité relative HR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Température de rosée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Humidité absolue dans les locaux d’habitation . . . . . . . . . 3.6 L’air humide et les matériaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Condensations superficielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 Condensations internes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Rappels de notion d’acoustique . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 R : indice d’affaiblissement acoustique d’une paroi . . . . . . 4.2 L’isolement acoustique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 La réglementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7 8 8

5. Santé et environnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

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Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 1. RT2000

1

Performances énergétiques des éléments opaques et transparents Généralités U bât =

1. La Réglementation Thermique 2000

HT AT

A.2 Des apports solaires à travers les parois vitrées, transparents ou translucides, calculés notamment en fonction du facteur solaire de ces parois. B. Le calcul de la température intérieure s'effectue en fonction de l'inertie et des caractéristiques thermiques et énergétiques des parois opaques et transparentes. C. Les gardes fous concernent aussi bien les composants de l'enveloppe que les systèmes.

Principes Pour respecter la nouvelle réglementation thermique 2000, un bâtiment résidentiel ou non résidentiel devra satisfaire aux trois exigences suivantes :

1.1 Consommation d'énergie

1 - Sa consommation conventionnelle d'énergie devra être inférieure ou égale à une consommation d'énergie de référence calculée en fonction de caractéristiques thermiques de référence (isolation, chauffage, eau chaude sanitaire, ventilation) et, pour les bâtiments tertiaires, à l'éclairage :

1.1.1 Déperditions à travers l'enveloppe (Ubât et Ubât-rèf)

C ≤ Créf 2 - En période estivale, sa température intérieure conventionnelle maximale devra être inférieure ou égale à une température intérieure de référence calculée à partir de caractéristiques thermiques de référence (protections solaires, possibilité d'ouvrir les fenêtres, …) : Tic < Tic réf 3 - Les caractéristiques de l'isolation thermique des parois, et des équipements de chauffage, de ventilation, d'eau chaude sanitaire, d'éclairage, de climatisation et les protections solaires doivent présenter des performances minimales. Ces gardes fous signifient que certains produits seront interdits sur le marché de la construction parce que leurs performances ne sont pas suffisantes par rapport aux objectifs de la RT2000.

Le coefficient Ubât est le coefficient moyen de déperdition par transmission à travers les parois et les baies du bâtiment, il s'exprime en W/(m2.K) et se calcule d'après la formule suivante : H Ubât = T AT où AT est la surface intérieure totale des parois qui séparent l'espace chauffé de l'extérieur, du sol et des locaux non chauffés, en m2. HT est le coefficient de déperdition par transmission entre l'espace chauffé d'une part et l'extérieur, le sol et les locaux non chauffés d'autre part. Il se calcule par la formule suivante : HT = HD + HS + HU

La validation de ces trois exigences peut se faire soit par calcul à l'aide d'un logiciel dont le cœur de programme a été développé par le CSTB (méthode destinée aux professionnels avertis), soit sans calcul par le biais de solutions techniques validées par le ministère et réputées respecter la réglementation thermique (méthode destinée aux artisans et particuliers). L'enveloppe du bâtiment est concernée par les trois exigences citées ci-dessus, en effet : A. Le calcul de la consommation d'énergie passe par un calcul préalable : A.1 Des déperditions à travers l'enveloppe du bâtiment, calculées en fonction d'un coefficient de transmission surfacique moyen. Ce coefficient s'appelle Ubât et sa valeur de référence nommée coefficient Ubât-réf est calculée en fonction de caractéristiques thermiques de référence; Coefficients de déperdition par transmission à travers les parois limitant l'espace chauffé d'un bâtiment.

Sol, Vide sanitaire Sous-sol non chauffé

Isolation Thermique 2

Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 1. RT2000

où HD est le coefficient de déperdition par transmission à travers les parois donnant directement sur l'extérieur, en W/K, HS est le coefficient de déperdition par transmission à travers les parois en contact direct avec le sol ou donnant sur un vide sanitaire ou sur un sous-sol non chauffé, en W/K, HU est le coefficient de déperdition par transmission à travers les parois donnant sur des locaux non chauffés (à l'exception des sous-sols et des vides sanitaires), en W/K.

A7 surface des baies destinées à recevoir des fenêtres, des portes-fenêtres ou des parois transparentes et translucides équipées de fermetures; L8 linéaire de la liaison périphérique des planchers bas avec un mur; L9 linéaire de la liaison périphérique des planchers intermédiaires ou sous comble aménageable avec un mur; L10 linéaire de la liaison périphérique avec un mur des planchers hauts pris en compte pour le calcul de A3.

Ubât-réf. est un coefficient de référence pour Ubât, appelé "coefficient moyen de référence de déperdition par les parois et les baies du bâtiment". Il permet de situer la déperdition par transmission à travers l'enveloppe par rapport à une valeur de référence calculée en fonction de caractéristiques thermiques de référence des composants d'enveloppe.

Les surfaces A1 à A7 sont les surfaces intérieures des parois et les linéaires L8 à L10 sont déterminés à partir des dimensions intérieures des locaux. Seules sont prises en compte, pour les déterminations de ces surfaces et de ces linéaires, les parois ou liaisons donnant sur un local chauffé, d'une part, et, d'autre part, sur l'extérieur, un local non chauffé, le sol ou un vide sanitaire.

Le mode de calcul de Ubât-réf est similaire à celui de Ubât. Il s'effectue en fonction de coefficients de références, donnés dans l'arrêté de la réglementation thermique, pondérés par les caractéristiques géométriques réelles du bâtiment.

Dans le cas où la liaison périphérique d'un plancher se situe à la jonction d'un plancher intermédiaire avec un plancher bas ou un plancher haut, le linéaire à prendre en compte est respectivement L8 ou L10.

U bât −réf =

a 1 A 1 + a 2 A 2 + a 3 A 3 + a 4 A 4 + a 5 A 5 + a 6 A 6 + a 7 A 7 + a 8 L 8 + a 9 L 9 + a 10 L 10 A1 + A 2 + A 3 + A 4 + A 5 + A 6 + A 7

On distingue dans cette formule les coefficients de référence ai, les surfaces Ai et linéaires Li Les coefficients a1 à a10 dépendent de la zone climatique du lieu de construction du bâtiment, on distingue entre la zone H3 d'une part et les zones H1 et H2 d'autre part. Les coefficients ai sont donnés dans le tableau ci-après et s'expriment en W/(m2.K) : Tableau I Coefficient ai a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9

a10

Zones H1 et H2

Zone H3

0,40 0,23 0,30 0,30 1,50 2,40 2,00 0,50 0,70 pour les maisons individuelles 0,9 pour les autres bâtiments 0,7 pour les maisons individuelles 0,9 pour les autres bâtiments

0,47 0,30 0,30 0,43 1,50 2,60 2,35 0,50 0,7 pour les maisons individuelles 0,9 pour les autres bâtiments 0,7 pour les maisons individuelles 0,9 pour les autres bâtiments

A1 surface des parois verticales opaques, y compris les parois verticales des combles aménagés; A2 surface des planchers sous combles ou rampants, y compris les parois horizontales des combles aménagés; A3 surface des planchers hauts autres que ceux pris en compte dans A2; A4 surface des planchers bas; A5 surface des baies destinées à recevoir des portes, exception faite des portes entièrement vitrées; A6 surface des baies destinées à recevoir des fenêtres, des portes entièrement vitrées, des portes-fenêtres et des parois transparentes ou translucides non équipées de fermetures;

La surface à prendre en compte pour les portes, les fenêtres et les portes-fenêtres est celle en tableau. Les surfaces des parois et des baies prises en compte pour le calcul de Ubât-réf sont identiques à celles prises en compte pour le calcul de Ubât. Toutefois, lorsque la somme des surfaces des baies, A6 et A7, est supérieure au taux indiqué ci-après, la part de la surface qui dépasse cette limite est considérée, pour le calcul de Ubât-réf, comme une surface de paroi verticale opaque, A1, et est ajoutée à celle-ci. Cette limitation doit être effectuée de façon à conserver le rapport existant entre surfaces équipées ou non de fermetures. Pour les bâtiments d'habitation, la limite est de 25% de la surface habitable au sens de l'article R. 111-2 du code de la construction et de l'habitation. Pour les bâtiments à usage autre que d'habitation, la limite est de 50% de la surface de façade, prise égale à la somme des surfaces des parois transparentes, translucides et verticales opaques, en contact avec l'extérieur ou avec un local non chauffé.

1.1.2 Apports de l'enveloppe

chaleur

à

travers

Les apports de chaleur solaire de référence d'un bâtiment, pour le calcul de Créf sont déterminés en considérant que les surfaces des baies de référence sont celles utilisées pour le calcul de Ubât-réf. Ces baies sont supposées verticales sans masque proche et orientées pour un quart au nord, à l'est, au sud et à l'ouest. Le facteur solaire de référence des baies est de 0,40.

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3

Tableau II Inertie quotidienne Légère

Moyenne

Lourde

Très lourde

Zone climatique d'été Exposition au bruit Baie verticale nord Baie verticale courante Baie horizontale ou inclinée Baie verticale nord Baie verticale courante Baie horizontale ou inclinée Baie verticale nord Baie verticale courante Baie horizontale ou inclinée Baie verticale nord Baie verticale courante Baie horizontale ou inclinée

Ea

Eb

Ec

Ed

BR1 BR2 BR3

BR1 BR2 BR3

BR1 BR2 BR3

BR1 BR2 BR3

0,45 0,25 0,15 0,65 0,45 0,25 0,65 0,45 0,25 0,65 0,65 0,45

0,45 0,25 0,15 0,45 0,25 0,15 0,65 0,45 0,25 0,65 0,65 0,45

0,25 0,15 0,10 0,45 0,25 0,15 0,65 0,45 0,25 0,65 0,45 0,25

0,25 0,15 0,00 0,25 0,15 0,10 0,45 0,25 0,15 0,65 0,45 0,25

0,45 0,25 0,15 0,45 0,25 0,15 0,45 0,25 0,15 0,65 0,45 0,25

0,25 0,15 0,00 0,25 0,15 0,00 0,45 0,25 0,15 0,45 0,25 0,15

1.2 Température intérieure (Tic, Tic-réf) Le facteur solaire de référence des baies, pour le calcul de Tic-réf, est défini dans le tableau II en fonction de leur exposition au bruit, leur orientation et leur inclinaison ainsi que de la zone climatique et de l'inertie quotidienne du bâtiment ou de la zone du bâtiment. Pour les bâtiments d'inertie légère et très lourde, Tic-réf est calculée soit avec l'inertie du projet, soit avec une autre inertie du tableau ci-dessus. Pour les bâtiments d'inertie très légère, les facteurs solaires de référence sont ceux du tableau ci-dessus donnés pour l'inertie légère et le calcul de Tic-réf est mené avec une inertie très légère. Pour les locaux à occupation passagère, le facteur solaire de référence des baies est de 0,65 pour les baies verticales et 0,45 pour les baies horizontales. Les cases marquées NA correspondent à des configurations non autorisées pour mener le calcul. Les baies sont supposées sans masque proche. L'inertie séquentielle de référence est égale en termes de capacité thermique à l'inertie quotidienne. Pour les locaux à usage autre que d'habitation, le facteur solaire de référence de la partie ouverte des baies est pris égal à 1 quand le facteur solaire de baie de référence est de 0,65 ou 0.45 dans le tableau ci-dessus ; il est égal à 0,50 dans les autres cas. Si le calcul conduit à une valeur de Tic-réf inférieure à 26°C, Tic-réf est alors égale à 26°C. Les coefficients d'absorption des parois opaques pris en référence pour le calcul de Tic-réf sont de 0,5 pour les parois verticales et de 0,7 pour les parois horizontales. L'isolation des parois et le système de ventilation pris en référence pour le calcul de Tic-réf sont ceux pris en compte pour le calcul du coefficient C du projet.

0,45 0,25 0,15 0,45 0,25 0,15 0,45 0,25 0,15 0,65 0,45 0,25

1.3

0,25 0,15 0,00 0,25 0,15 0,00 0,45 0,25 0,15 0,45 0,25 0,15

0,25 0,15 0,00 0,45 0,25 0,15 0,45 0,25 0,15 0,45 0,25 0,15

0,15 0,10 NA 0,25 0,15 0,00 0,25 0,15 0,00 0,45 0,25 0,15

0,15 0,10 0,00 0,25 0,15 0,00 0,25 0,15 0,10 0,45 0,25 0,15

0,15 0,00 NA 0,15 0,10 NA 0,25 0,15 0,00 0,25 0,15 0,00

Gardes fous ou caractéristiques thermiques minimales

1.3.1 Isolation thermique Chaque paroi d'un local chauffé, dont la surface est supérieure ou égale à 0,5 m², donnant sur l'extérieur, un vide sanitaire, un parking collectif, un comble ou le sol, doit présenter une isolation minimale, exprimée en coefficient de transmission thermique U, exprimé en W/(m².K), de la paroi, dont la valeur maximale est donnée dans le tableau ci-dessous. Tableau III

PAROIS Murs en contact avec l'extérieur ou avec le sol Planchers sous combles et rampants des combles aménagés Planchers bas donnant sur l'extérieur ou sur un parking collectif, et toitures-terrasses en béton ou en maçonnerie à l'exclusion des toitures prévues pour la circulation des véhicules Autres planchers hauts, à l'exclusion des toitures prévues pour la circulation des véhicules Planchers bas donnant sur un vide sanitaire Fenêtres et portes-fenêtres prises nues Façades rideaux

Coefficient U maximal W/(m².K) 0,47 0,30

0,36

0,47 0,43 2,90 2,90

Les planchers bas sur terre plein doivent être isolés (par dessus ou par dessous) par un isolant dont la résistance thermique est supérieure ou égale à 1,4 m².K/W. En cas d'isolation périphérique en sous face, les planchers doivent être isolés à toute leur périphérie sur une largeur d'au moins 1,5 m.

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1.3.2 Confort d'été Dans tout local destiné au sommeil et non climatisé, le facteur solaire des baies doit être inférieur ou égal au facteur solaire de référence défini dans le tableau II. Les valeurs nulles ou indiquées "NA" correspondent à des situations interdites. Sauf si les règles d'hygiène ou de sécurité l'interdisent, les baies d'un même local non climatisé autre qu'à occupation passagère doivent pouvoir s'ouvrir sur au moins 30% de leur surface totale. Cette limite est ramenée à 10% dans le cas des locaux pour lesquels la différence d'altitude entre le point bas de son ouverture la plus basse et le point haut de son ouverture la plus haute est égale ou supérieure à 4m. Le coefficient U maximal pris en compte pour les fenêtres et les portes-fenêtres est celui correspondant à la position verticale. Les parois séparant les locaux à occupation continue des locaux à occupation discontinue doivent présenter un coefficient de transmission thermique U de la paroi qui ne peut excéder 0,5 W/(m².K). Le coefficient de transmission thermique linéique moyen Ψ du pont thermique dû à la liaison de deux ou plusieurs parois dont une au moins est en contact avec l'extérieur, ne peut excéder les valeurs indiquées ci-après : Tableau IV

Type de bâtiment Maisons individuelles Bâtiment à usage d'habitation Bâtiment à usage autre que d'habitation à compter du 01/01/2004

Coefficient Ψ maximal W/(m.K) 0,99 1,10 1,35

Ψ étant la valeur moyenne calculée pour chacun des linéaires L8, L9 et L10. Dans le cas des bâtiments à usage d'habitation, le coefficient moyen de déperditions par les parois et les baies du bâtiment (Ubât) ne peut excéder de plus de 30 % le coefficient moyen de déperditions par les parois et les baies de bâtiment de référence (Ubât-réf).

Pour tout bâtiment climatisé à usage autre que d'habitation, le ratio d'ouverture solaire équivalente, noté "Rose" doit être inférieur ou égal à la valeur donnée dans le tableau suivant : Tableau V Zone climatique Rose maximal

Ea

Eb

Ec

Ed

0,35

0,30

0,25

0,25

Pour tout bâtiment climatisé à usage d'habitation, le facteur solaire moyen des baies doit être inférieur ou égal à la valeur donnée dans le tableau suivant : Tableau VI Zone climatique Baies verticales nord Autres baies verticales Baies horizontales

Ea

Eb

Ec

Ed

0,65 0,45 0,25

0,65 0,45 0,25

0,65 0,45 0,25

0,45 0,25 0,15

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 2. Confort d’été

2. Le confort d'été et l'inertie thermique des bâtiments

5

A contrario, une paroi avec isolation intérieure sans contrecloison a une contribution nulle à l'inertie thermique. Nous présentons ci-après la méthode de détermination forfaitaire, qui situe des exemples de ces principes au niveau des planchers hauts, planchers bas et parois verticales :
Les éléments dits "lourds" sont définis comme suit :

Le confort thermique d'été des bâtiments non climatisés est évalué en fonction de la zone climatique dans laquelle le bâtiment est situé, et de trois facteurs essentiels liés au bâtiment : – l'inertie thermique du bâtiment, – la protection solaire des baies vitrées, – les possibilités de ventilation naturelle ou mécanique.

• Plancher haut lourd :

La RT2000 définit les exigences de moyens à mettre en œuvre pour limiter les températures excessives en période chaude

– plancher, chape ou dalle sans isolant thermique (plancher intermédiaire), – béton plein de plus de 15 cm, chape ou dalle béton de 4 cm ou plus côté intérieur.

Les valeurs maximales du facteur solaire individuel ou moyen des baies exposées sont fixées en fonction de la zone de bruit, de l'inertie du bâtiment, de la zone climatique d'été, de l'orientation et de l'inclinaison de la façade. (voir document : "Performances énergétiques des éléments transparents") En ce qui concerne les éléments opaques, leur contribution se caractérise par la classe d'inertie attribuée au bâtiment. Il s'agit essentiellement ici de l'inertie dite "quotidienne", utilisée pour caractériser l'amortissement de l'onde quotidienne de température et d'ensoleillement. Cinq classes d'inertie quotidienne sont définies : – très légère, – légère, – moyenne, – lourde, – très lourde. On définit également une inertie dite "séquentielle" pour caractériser l'amortissement de l'onde séquentielle de température en saison chaude sur une période de 12 jours, qui est utilisée uniquement pour l'option "Calculs". La classe d'inertie quotidienne peut être déterminée par l'une ou l'autre des approches suivantes : – détermination forfaitaire, – détermination par "points d'inertie" , – détermination par le calcul. La détermination par points d'inertie offre une cotation précise de la contribution de chaque type de paroi, la somme des points d'inertie situant la classe d'inertie du bâtiment. Le paramètre significatif pour la contribution d'une paroi est la masse thermique de la partie de la paroi située du côté intérieur du local et présentant le cas échéant un revêtement dit "sans effet thermique", c'est-à-dire sans résistance thermique significative.

– béton plein de 8 cm au moins isolé par l'extérieur et sans faux plafond, – béton plein de plus de 15 cm sans isolant et sans fauxplafond.

• Plancher bas lourd :

• Paroi verticale lourde :
Mur de façade et pignon isolés par l'extérieur avec à – – – –

l'intérieur : béton plein de 7 cm ou plus, bloc agglo 11 cm ou plus, brique pleine ou perforée de 10,5 cm ou plus, brique creuse de 15 cm ou plus enduite. Règle de détermination forfaitaire de l'inertie Tableau VII Plancher bas lourd lourd lourd lourd -

Plancher haut lourd lourd lourd lourd -

Paroi verticale lourde lourde lourde lourde -

INERTIE très lourde lourde lourde lourde moyenne moyenne moyenne très légère

Isolation Thermique 6

Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 3. Condensation

quantité d'eau maximale accessible et Pvs augmentent avec la température donc HR augmente quand T diminue et inversement alors que l'humidité absolue reste constante.

3. Condensation

3.4 Température de rosée 3.1 Propriétés de l'air humide L'air humide est un mélange d'air sec et de vapeur d'eau et l'humidité est la masse d'eau contenue dans une masse d'air ou de gaz. Cette définition n'est pas accessible à la plupart des appareils de mesure et il a fallu faire appel à d'autres notions telles que la température humide, l'humidité relative ou le point de rosée. Soit un volume d'air humide, à une température T et une pression Pt. La masse M d'air humide contenue dans ce volume est la somme d'une masse Ma d'air sec et Mv de vapeur d'eau. Mt = Ma + Mv La pression totale Pt est la somme des pressions partielles Pa de l'air et Pv de la vapeur d'eau. Pt = Pa +Pv La vapeur d'eau est un gaz et il faut savoir qu'une goutte d'eau transformée en vapeur occupe à 100 °C un volume 1700 fois plus grand qu'à l'état liquide.

3.2 Humidité absolue W L'humidité absolue W est le rapport de la masse de vapeur d'eau Mv à la masse d'air sec Ma présente dans un même volume : M W= v [kg / kg air sec] Ma Ce rapport est difficile à mesurer car il faut utiliser un système de dessiccation pour séparer l'air sec de la vapeur. En pratique, on ne mesure jamais l'humidité absolue directement. Les appareils de mesure donnent en général l'humidité relative ou le point de rosée.

3.3 Humidité relative HR Pour l'air humide non saturé, la capacité d'adsorption de vapeur d'eau dépend du rapport entre la masse Mv de vapeur d'eau contenue dans un volume V et la masse Mvs qu'il y aurait à l'état saturé. L'humidité relative (ou degré hygrométrique) est le rapport entre la pression partielle de vapeur d'eau Pv et la pression de vapeur saturante Pvs pour une température et un volume d'air donné :

HR =

Mv P W = v = M vs Pvs Ws

La pression de vapeur d'eau saturante Pvs désigne la valeur maximum que peut atteindre la pression partielle Pv de la vapeur, en état d'équilibre avec l'eau liquide à une température T ; au-delà, il y a condensation. L'humidité relative s'emploie le plus souvent à la pression atmosphérique, mais il faut préciser la température. En effet, la

La température de rosée, appelée aussi point de rosée, est la température à laquelle il faut refroidir l'air humide pour atteindre la saturation et donc obtenir un début de condensation (d'où le nom de rosée). Lorsque cette température de rosée Tr est atteinte, la pression partielle de la vapeur est égale à la pression de saturation (Pv = Pvs), et on a un taux d'humidité relative de 100 %.

3.5 Humidité absolue locaux d'habitation

dans

les

La quantité de vapeur d'eau Wi en g/m3 contenue dans l'air d'un logement est essentiellement liée à trois paramètres qui sont : 1 - l'apport et la production de vapeur d'eau, 2 - le renouvellement d'air, 3 - la température ambiante.

3.6 L'air humide et les matériaux Parmi les matériaux du bâtiment, un grand nombre présente un caractère hygroscopique, c'est à dire qu'ils sont capables d'absorber une quantité d'eau plus ou moins importante quand l'humidité relative de l'air ambiant augmente. Le caractère hygroscopique d'un matériau dépend essentiellement du volume de cavités, dont la taille caractéristique est inférieure à 0,1 µm, contenu dans le matériau. La fixation de la vapeur d'eau dans un milieu poreux est complexe car elle met en jeu deux phénomènes fondamentaux qui apparaissent soit successivement, soit simultanément : – l'adsorption (mono-moléculaire et pluri-moléculaire). – la condensation capillaire. Les quantités d'eau fixées par adsorption surfacique (3 à 4 couches de molécules d'eau) sont généralement très faibles et seul le phénomène de condensation capillaire explique les quantités d'eau importantes qui sont adsorbées par certains matériaux, en particulier ceux à base de ciment, bois ou argile.

3.7 Condensations superficielles Les condensations se produisent là où la température de surface des ouvrages Tsi est inférieure à la température de rosée Tr de l'air intérieure. C'est un phénomène qui est donc fonction des facteurs qui déterminent ces températures, à savoir : – l'humidité relative et la température pour la température de rosée ; – la température extérieure, la température intérieure et les caractéristiques thermiques des ouvrages, pour Tsi . Les conséquences défavorables des mesures de réduction du taux de renouvellement d'air par calfeutrage des joints de fenêtres et des bouches de ventilation et d'abaissement des

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - État de l’art - 4. Notions d’acoustique

températures intérieures s'expliquent ainsi par l'élévation de la température de rosée de l'air intérieur et la diminution des températures superficielles intérieures des ouvrages (la production de vapeur restant bien entendu constante). Dans ce cas, les condensations apparaissent d'abord où la température est la plus faible (ponts thermiques) du fait de la différence entre les surfaces d'échanges extérieure et intérieure et/ou de la conductivité thermique élevée de certains matériaux.

7

4. Rappels de notions d'acoustique

Exemples : angles verticaux, liaisons entre les planchers, les balcons, les refends, nervures, ...

Dans un bâtiment, on distingue deux grands types de bruit : – les bruits aériens qui sont émis dans un local ou proviennent de l'extérieur et se propagent dans l'air, – les bruits solidiens émis ou transmis par les structures, tels que les bruits d'impact ou d'équipements.

Ces phénomènes peuvent ensuite s'étendre aux parties courantes si celles-ci ne sont pas suffisamment isolées ou si la ventilation n'évacue pas une quantité suffisante de vapeur produite à l'intérieure.

Un bruit peut être caractérisé par son intensité I (W/m²) ou sa pression P (Pa). En pratique, on utilise le niveau de pression repéré sur une échelle logarithmique dont l'origine est le seuil d'audibilité (P0).

Comme règle générale, on retiendra que les facteurs déterminant l'apparition des condensations dans les bâtiments sont dans l'ordre : – les conditions d'occupation qui conditionnent la production de vapeur ; – la température obtenue dans les locaux ; – la ventilation des locaux qui doit être conçue de manière à ne pas gêner l'occupant et assurer un débit d'air en rapport avec ces activités ; – l'isolation thermique.

Pour tenir compte de la différence de sensibilité de l'oreille humaine suivant la fréquence (sons graves, médium, aigus), on pondère les niveaux acoustiques qui sont alors exprimés en dB (A).

3.8 Condensations internes Pour le transfert de vapeur d'eau en régime établi dans les parois de construction, on utilise une loi qui régit la densité de flux de vapeur traversant les matériaux. Cette loi est fonction des pressions de vapeur d'eau, de l'épaisseur du produit, et d'un coefficient propre à chaque matériau. Ce coefficient, appelé δ, représente la perméabilité à la vapeur d'eau du matériau. La perméabilité est en kg/(s.m.Pa) ou en g/(m.h.mmHg). Pour éviter les risques de condensations superficielles et internes, deux méthodes sont disponibles et décrites dans la norme EN ISO 13 788.

4.1 R : indice d'affaiblissement acoustique d'une paroi Les indices d'affaiblissement traduisent la différence entre les niveaux de pression acoustiques qui règnent de part et d'autre de l'élément testé, ils s'expriment en dB(A) et sont mesurés en laboratoire. L’indice d'affaiblissement représente les caractéristiques d'un élément (paroi, fenêtre, vitrage) pour chaque bande de 1/3 d'octave comprise entre 100 Hz et 5000 Hz (18 valeurs). A partir de ces 18 valeurs d'affaiblissement acoustique, on calcul un indice unique R. Le calcul permet d'exprimer de façon différente les qualités acoustiques de l'élément testé. Deux spectres de références sont généralement utilisés : – le bruit de trafic routier pour les éléments de façade, l'indice correspondant est appelé Rroute – le bruit rose (énergie acoustique identique dans chaque intervalle de fréquence) pour des éléments de séparation entre deux locaux, l'indice correspondant est appelé Rrose. Au niveau européen, l'indice unique retenu est Rw, mais des termes d'adaptation permettent de retrouver Rroute et Rrose. L'indice d'affaiblissement R d'une fenêtre prend en compte la menuiserie. D'une façon générale, l'indice R de la fenêtre est égal au minimum à l'indice R du vitrage. Une menuiserie classique permet de réduire de 2 à 3 dB(A) le niveau de bruit. Une menuiserie performante sur le plan acoustique permet de gagner 4 à 5 dB(A). D'une manière générale, plus R est grand, plus l'élément de paroi a un isolement acoustique élevé. Par exemple, les conversations normales et téléphoniques sont nettement intelligibles à travers une paroi lorsque son indice d'affaiblissement est inférieur ou égal à 30dB(A), par contre à 50 dB(A) toutes les conversations sont inaudibles. Les produits d'isolation utilisés en paroi sont généralement caractérisés par les paramètres suivants :

A. L'efficacité d'un doublage Un doublage est caractérisé par un indice ∆R en dB(A), calculé pour un bruit rose à l'émission, à partir du spectre d'efficacité du doublage par tiers d'octave mesuré entre 100 et 5000 Hz. Pour chaque tiers d'octave, on mesure la différence ∆R entre

Isolation Thermique 8

Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 4. Notions d’acoustique

l'indice d'affaiblissement acoustique R du mur support doublé et celui du mur support seul.

4.2 L'isolement acoustique

Le mur support le plus souvent utilisé est un mur de béton plein de 16 cm, dont l'indice d'affaiblissement acoustique Rrose est de 56 dB(A). L'efficacité du doublage augmente lorsque la masse surfacique du support, sur lequel l'isolant est appliqué, diminue.

L'isolement brut D est la différence de niveau de pression acoustique entre deux locaux adjacents, celui d'émission et celui de réception.

B. L'absorption acoustique Le coefficient αs d'absorption d'un matériau est le rapport de l'énergie acoustique absorbée à l'énergie incidente pour une bande de fréquence déterminée. Ce coefficient est compris entre 0 et 1, un coefficient égal à 0 signifie qu'aucune énergie n'est absorbée, à l'inverse s'il est égal à 1, toute l'énergie est absorbée.

C. Le niveau de bruit de choc normalisé Ln Quant aux bruits d’impact en plancher, ils sont caractérisés par le paramètre suivant : P Ln = 20 log exprimé en dB P0 Cette mesure est faite en laboratoire entre deux salles d'essais superposées, ayant des transmissions indirectes négligeables. Elle est faite par tiers d'octave à l'aide d'une machine à chocs normalisée posée sur le plancher. Le niveau Ln est mesuré dans la pièce inférieure.

D. L'efficacité ∆L L'efficacité ∆L d’un revêtement de sol est mesurée en laboratoire sur une dalle pleine de béton 14 cm d'épaisseur, à l'aide d'une machine à choc. On fait d'abord une mesure Ln sur la dalle nue par tiers d'octave puis une seconde avec la couche résiliente. La différence obtenue pour chaque tiers d'octave donne l'efficacité du revêtement, sous forme de courbe ou exprimée globalement en dB(A). Par exemple, l'efficacité d'une chape flottante varie d'environ 12 à 28 dB(A) suivant la nature et l'épaisseur de la couche résiliente.

Il est mesuré in-situ prend en compte la totalité du bruit qui arrive dans le local de réception, c'est à dire par transmission directe (paroi séparative) et par les transmissions latérales (autres parois liées à la paroi séparative). L'isolement acoustique est défini pour chaque type de bruit (rose ou route) et il tient compte des caractéristiques des locaux, telles que la réverbération. L'isolement normalisé DnT est l'isolement brut corrigé en fonction du rapport entre la durée de réverbération réelle mesurée dans le local de réception, et la durée de référence (0,5 seconde à tourtes fréquences dans les logements). L'isolement normalisé DnAT permet de caractériser par une seule valeur exprimée en dB(A), l'isolement entre deux locaux. Il existe une méthode de calcul normalisé de l’isolement accoustique, prenant en compte les transmissions directes et latérales et avec comme données d’entrée les paramètres définis en 4.1.

4.3 La réglementation. La loi sur le bruit du 31 décembre 1992 formule, dans son article 1er, le double objectif de protéger les hommes et l'environnement. La réglementation est fondée sur une exigence de résultats, ce qui laisse aux professionnelles le choix des moyens. Les exigences minimales à satisfaire en matière d'acoustique sont décrites dans le NRA (Nouvelle Réglementation Acoustique) et les textes élaborés pour l'application de la loi. Tableau VIII. Les exigences du tableau VIII relatives aux isolement aux bruits aériens et aux bruits d’impact viennent récemment d’être exprimés avec de nouveaux indices européens.

Tableau VIII

Dispositions Réglementaires

Bruits aériens intérieurs – bruits de voix, – télévision, – chaîne HIFI, – voiture dans garage…

Transmissions des bruits d'impacts (pas, chutes d'objets, mouvements de chaise …) Bruits d'équipements provenant des logements voisins ou d'un équipement collectif (chauffage, ascenseurs …) Diminution des bruits dans circulations communes (halls d'entrée, couloirs …) Bruits d'équipements à l'intérieur même du logement (chauffage, climatisation …) Isolement minimal aux bruits extérieurs (trafic routiers, bruits d'enfants …)

NRA Atténuer le bruit de : 54 dB(A) entre les pièces principales de 2 logements. 51 dB(A) pour la cuisine et la salle d'eau. 54 dB(A) entre les logements et parties communes, s'il y a moins de 3 portes de séparation, l'isolement est ramené à 41 dB(A). 56 dB(A) entre logement et parking 59 dB(A) entre pièces principales du logement et local d'activité 56 dB(A) entre cuisine et salle d'eau, et local d'activité. Limiter le bruit à : 65 dB(A) en 1996 Limiter le bruit à : 30 dB(A) pour les pièces principales. 61 dB(A) pour les cuisines. Revêtements absorbants dans les parties communes

Limités à 35 dB(A)

Atténuer le bruit de 30 dB(A) - (bruit route)

La réglementation distingue les bâtiments d'habitation des autres catégories de bâtiment (scolaires, hopitaux, ...). La NRA comporte des améliorations par rapport à la réglementation de 1969, en particulier pour les bruits aériens intérieurs (isolement entre logements), la transmission des bruits d'impacts et les bruits d'équipement provenant des logements voisins, mais elle introduit surtout de nouvelles dispositions réglementaires concernant la diminution du bruit dans les circulations communes, les bruits d'équipements à l'intérieur des logements et l'isolement des façades aux bruits extérieurs. L'arrêté du 30 mai 1996 introduit un classement des voies de transport terrestre (de 1 à 5) qui a pour conséquence dans le cas d'une construction neuve, d'imposer un isolement acoustique DnAT pouvant aller de 30 à 45 dB(A).

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 5. Santé et environnement

Lorsque l'on veut construire un bâtiment d'habitation répondant aux exigences de la NRA, on peut utiliser les Exemples de solutions, qui sont présentés dans un document du CSTB, ou le logiciel Acoubat (cacul des isolements par la méthode normalisée mentionnée en 4.2 et distribué par le CSTB). Références : – isolations thermique et acoustique en résidentiel, Sophie Brindel-Beth et Paul de Tricaud, Les guides CFE, 1998. – NRA, Exemples de solutions, Edition 1995, CSTB. – ACOUBAT, Logiciel de Calcul : Aide à la Conception Acoustique des Bâtiments, LASA-CSTB

9

5. Santé et environnement

L'information sur les caractéristiques environnementales et sanitaires des produits de construction est une préoccupation récente. Leur prise en compte parmi les critères de décision dans les projets de construction, effective dans un nombre croissant de réalisations, (notamment lorsque la Haute Qualité Environnementale -HQE- fait partie des exigences du cahier des charges) s'inscrit dans la perspective du développement durable. Cependant, les référentiels permettant une véritable évaluation des impacts sanitaires et environnementaux sont seulement en cours d'élaboration. Avant de présenter succinctement l'avancement des travaux dans ce domaine, il convient de distinguer clairement : • les deux étapes de l'évaluation environnementale et sanitaire : L'inventaire des caractéristiques (étape 1) et leur interprétation en terme d'impact (étape 2); • les deux familles d'impacts : Les impacts sanitaires (effets sur la santé humaine des occupants des bâtiments) et les impacts environnementaux (effets sur l'environnement, depuis le confort intérieur du local jusqu'à l'équilibre de la planète).

5.1 Inventaire et interprétation L'étape d'inventaire est un bilan comptable des flux de matière et d'énergie prélevés et rejetés dans l'environnement à chaque étape du cycle de vie, "du berceau à la tombe". C'est l'Analyse de Cycle de Vie -ACV- qui permet cet inventaire, outil normalisé (NF X 30 300, ISO 14040) à l'image duquel le CSTB a développé avec l'aide de l'ADEME un logiciel appelé EQuity 2.0, adapté aux particularités des produits de construction. L'étape d'interprétation de ces caractéristiques en terme d'impacts est nécessaire pour les rendre utilisables dans les processus décisionnels. Mais d'une part cette interprétation repose sur certaines hypothèses pour lesquelles le consensus fait défaut, et d'autre part, un produit de construction ayant pour vocation son incorporation dans un ouvrage donné, peut conduire à des impacts différents en fonction de ses conditions de mise en œuvre et d'usage. Le nombre de produits de construction ayant fait l'objet d'ACV est encore réduit, et jusqu'à maintenant, faute de règles communes, la communication de l'information pour sa prise en compte dans le processus décisionnel était disparate. Cette situation évolue rapidement : • Le comité P01E de l'AFNOR vient de publier la norme expérimentale XP 01010-1 (Information sur les caractéristiques environnementales des produits de construction- partie 1 : Méthodologie et modèle de déclaration de données) qui énonce les règles de communication des résultats d'inventaires. La partie 2 est en cours de rédaction, elle traitera du cadre d'exploitation des caractéristiques environnementales pour application à un ouvrage donné.

Isolation Thermique 10

Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 5. Santé et environnement

• Le CSTB a développé un outil d'organisation et d'interprétation des caractéristiques environnementales et sanitaires appelé "grilles INIES". Elaboré avec l'aide de l'ADEME et du Ministère du logement, et en collaboration avec les Centres Techniques Industriels et des professionnels (architectes et bureaux d'etudes), à l'occasion d'un travail sur les produits de structure, il a été ensuite appliqué à d'autres familles de produits. Avec l'aide de l'ADEME, une série de grilles INIES sera mise à la disposition des prescripteurs sur Internet sous forme de base de données en fin d'année 2001. Les données d'entrées de ces grilles étant par définition les caractéristiques environnementales communiquées selon la norme XP 01010-1, il n'existe donc actuellement que des grilles provisoires, qui seront progressivement actualisées, au fur et à mesure de la publication de caractéristiques conformes à la norme. La figure 1 montre la structure des grilles INIES illustrée par des exemples d'informations fournies. • Les grilles INIES servent aussi de base à l'élaboration de Rapports Environnement et Santé, documents élaborés par le CESAT (Comité Environnement et Santé de l'Avis Technique). Ces rapports sont établis à la demande des industriels qui souhaitent que les aspects environnementaux et sanitaires soient examinés dans le cadre de la procédure d'Avis Technique. A la date de publication de ce rapport, seuls ont été établis des rapports à caractère expérimental, et aucun produit d'enveloppe n'est concerné.

5.2 Environnement et santé La démarche de communication des caractéristiques environnementales est actuellement de type volontaire de la part des producteurs de produits de construction. Il n'existe aucune obligation ni aucune exigence quantitative dans ce domaine, notamment relative aux consommations énergétiques, ou aux consommations de matières premières. Il faut cependant mentionner la réglementation sur le devenir des déchets, qui est en pleine évolution. En effet, la directive européenne 1999/31/CE du conseil du 26 avril 1999 sur la mise en décharge des déchets est en cours de transcription en France. Cet exercice devait selon la directive 1999/31/CE être achevé au plus tard 2 ans après son entrée en vigueur (parution au JOCE le 16 juillet 1999). Un guide technique relatif aux installations de stockage de déblais et déchets inertes est d'or et déjà disponible. Jusqu'alors, la grande majorité des déchets de chantiers en mélange étaient admissibles en centre de stockage de classe 3. Le présent guide technique les classe dans la catégorie à caractère inerte incertain. Il est donc aujourd'hui très difficile de savoir si les déchets en mélange seront toujours admissibles en installation de stockage de classe 3. En matière de santé, la situation est différente. On entend par caractéristiques sanitaires les caractéristiques d'un produit de construction pertinentes pour l'évaluation et la gestion des risques sanitaires. Les caractéristiques d'inventaires pertinentes sont, en particulier, les teneurs en substances dangereuses, les données d'émissions de composés chimiques (dans les milieux : eau, air, sol), les données d'émission de rayonnements ionisants, les données relatives à la croissance des micro-organismes relatives aux produits. Mais pour être traduites en risques sanitaires, ces données doivent être rapportées aux informations relatives au danger des substances ou agents considérés, aux circonstances d'exposition (intensité, durée, fréquence) des populations concernées et aux caractéristiques de ces populations (age, sensibilité, ...). L'expression du risque sanitaire est une interprétation, et n'est donc possible que si l'on dispose d'informations complémentaires, notamment sur l'ouvrage considéré. Les risques sanitaires relatifs aux phases du cycle de vie du produit qui se déroulent sur des sites ou sous la responsabilité de professionnels dans le champ de la réglementation du travail sont traités dans les textes portant sur la santé des travailleurs. Il convient donc de considérer ici les risques apparaissant lors de la phase "vie en œuvre" du bâtiment, dans l'environnement intérieur de l'ouvrage. A titre indicatif, la Directive Européenne sur les Produits de Construction, dans sa description de l'exigence 3 (hygiène, santé, environnement), précise que pour évaluer les effets sur la santé lors de la phase "usage" des produits, et dans l'environnement intérieur de l'ouvrage, il faut considérer 5 flux d'émission : les Composés Organiques Volatils (COV), les particules viables, les particules non viables (dont les fibres), le radon et les autres gaz, et les rayonnements. Un cas particulier de risque sanitaire est celui qui apparaît uniquement en cas d'incendie, notamment limité, et auquel peuvent être exposés ponctuellement les occupants habituels du bâtiment. Les flux correspondant à ce type de circonstance ne sont pas inventoriés dans les phases de l'ACV, et le risque sanitaire existe.

Mise en œuvre

Vie en œuvre

Fin de vie

Thèmes environnementaux Flux

Energie consommée

Préservation des ressources

Préservation des milieux

Gestion des déchets et des effluents

Santé et environnement intérieur

Préservation du cadre de vie

Contenu énergétique

Matières entrantes

Matières premières vierges

Ressource renouvelable ou non

Matières premières secondaires

Filière de valorisation

Référence à une fiche produit de base

Matières sortantes

Emissions dans l ’eau

Eutrophisation

Emissions dans l ’air

Effet de serre

Déchets

Phrases R Odeurs Valorisation/élimination

11

Figure I : Structure des grilles INIES - Exemples non axhaustifs d’informations fournies

Isolation Thermique

Fabrication

Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - État de l’art - 5. Santé et environnement

Extraction/production matières premières

Isolation Thermique 12

Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 5. Santé et environnement

A. Devenir des déchets d'isolants

5.3 Rubrique "Santé et Environnement" dans les fiches "Isolants" Nous avons décrit ci-dessus le panorama actuel, en pleine évolution, qui entoure la démarche d'évaluation environnementale et sanitaire. Il était difficile dans ces conditions, et surtout en l'absence de données d'inventaires publiées, ou de fiches de type "déclaration environnementales" validées, de donner un contenu très détaillé à la rubrique "Santé et Environnement" figurant dans les fiches relatives aux isolants. Cependant il nous a semblé utile de fournir l'information disponible en l'état actuel des connaissances, en l'accompagnant de nos références et des recommandations d'usage sur son caractère purement informatif. La rubrique fait apparaître deux sous-rubriques : • impacts environnementaux et sanitaires fréquemment mentionnés. On précise chaque fois que cela est possible la catégorie d'impact, les phases du cycle de vie plus particulièrement concernées, et on fournit les références. On indique les risques apparaissant en cas d'incendie ; • solutions innovantes et modes de gestion des impacts. La gestion des risques liés aux impacts mentionnée est envisagée à 4 niveaux : informer du risque, diminuer le risque d'apparition, diminuer le risque d'exposition, diminuer les conséquences. A chaque niveau, et en conclusion générale si cela est pertinent, on fait état des innovations de nature à réduire les risques (nouveaux conditionnements, nouvelles techniques, nouveaux produits). Rappelons encore qu'il s'agit là d'informations et de recommandations "en l'état actuel des connaissances", qu'il convient d'utiliser sans les séparer du contexte du document, et notamment du présent paragraphe. Certaines remarques s'appliquant à plusieurs familles, nous donnons ici deux références auxquelles plusieurs fiches vont renvoyer.

Selon le guide technique relatif aux installations de stockage de classe 3, de nombreux déchets de matériaux isolants ne peuvent pas, de fait, avoir le statut de déchets inertes ; ils sont soient biodégradables (cellulose), soient inflammables (polystyrène, polyuréthanne). Pour les autres, leur stockage en installation de stockage classe 3 est incertain et leur élimination devra peut être se faire en installation de stockage de classe 2 avec les autres déchets ménagers et assimilés ou pire en installation de classe 1 s'ils sont mélangés à des déchets dangereux. L'admissibilité en installation de classe 3 se fera sur la base d'un test de perco-lixiviation et d'analyse des lixiviats. Dans ce contexte, le tri et la valorisation des matériaux isolants deviennent des enjeux économiques et environnementaux de première importance.

B. Situation réglementaire les fibres minérales artificielles (source INRS) Il existe une réglementation spécifique pour les fibres minérales artificielles entrant dans la composition des laines minérales isolantes. Directive 97/69/CE du 5 décembre 1997. Journal officiel des Communautés européennes, n° L.343 du 13 décembre 1997, pp. 19-24 : Elle introduit les laines minérales, les fibres céramiques réfractaires et les fibres à usage spécial dans la liste des substances dangereuses figurant à l'annexe I de la directive 67/548/CEE. Arrêté du 28 août 1998 modifiant l'arrêté du 20 avril 1994 relatif à la déclaration, la classification, l'emballage et l'étiquetage des substances. Journal officiel du 10 septembre 1998. De plus la circulaire DRT 99/10 du 13 août 1999 concerne les dispositions réglementaires applicables aux fibres minérales artificielles. Le ministère chargé du Travail a fixé des Valeurs Limites d'Exposition professionnelle - VLE - sous la forme de Valeurs Moyennes d'Exposition sur 8 heures - VME - pour les produits suivants :

Tableau IX (Source : INRS)

Produits de substitution

Valeurs moyennes d’exposition sur 8 heures (VME)

Fibres ou laines de verre, de roche et de laitier

1 fibre /cm

3

Fibres de verre

1 fibre /cm

3

Fibres céramiques réfractaires

0,6 fibre /cm

Fibres d’aramides

1 fibre /cm

Fibres végétales

0,5 fibre /cm (fraction thoracique)

Fibres de cellulose et poussières

1

Étiquetage /Classification ( ) Cancérogène catégorie 3 (2) (UE), R401-R38

3

Cancérogène catégorie 2 (UE), R49-R38

3 3

3

10 mg/cm (fraction inhalable) 3

5 mg/cm (fraction alvéolaire) 1.

2.

La classification européenne des substances cancérogènes : Cancérogène de catégorie 2 (UE) : "Substances devant être assimilées à des substances cancérogènes pour l’homme". Cancérogène de catégorie 3 (UE) : "Substances préoccupantes pour l’homme en raison d’effets cancérogènes possibles. Néanmoins les informations disponibles à leur sujet ne permettent pas une évaluation satisfaisante. Des études appropriées sur l’animal ont fourni des éléments, mais ils sont insuffisants pour classer ces substances dans la deuxième catégorie". Le CIRC, Centre international de recherche sur le cancer, a établi une autre classification des substances cancérogènes qui n'est pas réglementaire, consultable sur son site internet. Les phrases de risque doivent obligatoirement figurer sur les étiquettes des substances ou des préparations : R49 : peut causer le cancer par inhalation R40 : possibilité d’effets irréversibles R38 : irritant pour la peau Sauf les laines minérales exonérées de la classification cancérogène catégorie 3 (UE) en référence à la note Q de la directive 97/69/CE.

Guide technique

ISOLATION THERMIQUE

Éléments opaques

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - Sommaire

1

Performances énergétiques des éléments opaques État de l’art S O M M A I R E 1. Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 Préambule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Isolant thermique : définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Procédure d’Avis technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1 Certification ACERMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2 Certication NF-Blocs de terre cuite . . . . . . . . . . . . . 1.3.3 Certification NF-Blocs de béton . . . . . . . . . . . . . . . .

1 1 1 3 3 3 3

FICHE Pr 16 Procédé d'isolation par panneaux de façade en bardages rapportés

2. Le marché de l’isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Les isolants thermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Les autres produits utilisés pour isoler les bâtiments 2.3 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 4 4 4

FICHE Pr 21 Procédé d'isolation par éléments industriels supports de couverture

3. Domaines d’utilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

FICHE Pr 24 Procédé d'isolation de toitures terrasses par projection de mousse polyuréthanne

4. Fiches Procédés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

FICHE Pr 25 Constructions modulaires à ossature bois

FICHE Pr 17 Procédé d'isolation par enduits minces ou épais sur isolants FICHE Pr 18 Procédé d'isolation par vétures FICHE Pr 19 Procédé d'isolation de toiture par la méthode "sharking" FICHE Pr 20 Procédé d'isolation des rampants de toiture

FICHE Pr 22 Procédé d'isolation sous étanchéité de toitures terrasses FICHE Pr 23 Procédé d'isolation sur étanchéité de toitures terrasses «toitures inversées»

FICHE Pr 1

Procédé d'isolation sous dalle de plancher sur terre plein

FICHE Pr 2

Procédé d'isolation sur dalle de plancher sur terre plein

5. Fiches Isolants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

FICHE Pr 3

Procédé d'isolation à l'extérieur du mur de fondation

FICHE I1 Laine de roche (MW)

FICHE Pr 4

Procédé d'isolation sous les plafonds de sous sol

FICHE I2 Laine de verre (MW)

FICHE Pr 5

Procédé d'isolation en sous couche de dalle flottante

FICHE I3 Polystyrène expansé moule en bloc ou en continu

FICHE Pr 6

Procédé d'isolation en sous couche de carrelage

FICHE I4 Polystyrène extrudé

FICHE Pr 7

Procédé d'isolation de plancher par entrevous

FICHE I5 Mousse de polyuréthanne et mousse phénolique

FICHE Pr 8

Procédé d'isolation par remplissage de plancher bois

FICHE I6 Verre cellulaire (CG)

FICHE Pr 9

Procédé d'isolation de combles inaccessibles

FICHE I7 Liège expansé pur (ECB)

FICHE Pr 10 Procédé de maçonnerie à isolation répartie

FICHE I8 Fibres de bois (WF) ou de cellulose

FICHE Pr 11 Procédé de maçonnerie blocs-coffrages isolants

FICHE I9 Perlite (EPB) et vermiculite

FICHE Pr 12 Procédé d'isolation par panneaux de bardages industriels

FICHE I10 Béton cellulaire (BCA)

FICHE Pr 13 Procédé d'isolation par éléments de remplissage

FICHE I11 Blocs de terre cuite alvéolaire et bétons allégés

FICHE Pr 14 Procédé d'isolation avec contrecloison ou remplissage de lame d'air

FICHE I12 Fibres végétales

FICHE Pr 15 Procédé d'isolation par complexes de doublage ou complexes isolants

FICHE I13 Films minces dits "réfléchissants"

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 1. Généralités

1

1.2 Isolant thermique : définition 1. Généralités

1.1 Préambule Un bâtiment doit permettre de protéger des agressions extérieures les personnes et les biens à l'intérieur de celui-ci. Ainsi, un bâtiment doit permettre : – de réduire les pertes énergétiques lorsque le chauffage ou la climatisation des locaux est nécessaire, – d'atténuer les variations de température extérieure. Les parois qui composent l'enveloppe des bâtiments, doivent donc posséder les qualités thermiques qui les feront réagir d'une façon satisfaisante à différentes sollicitations. Ces sollicitations varient constamment en intensité et en durée, elles entraînent des échanges d'énergie entre l'extérieur et l'intérieur des bâtiments. Les échanges d'énergie à travers les matériaux peuvent prendre plusieurs formes : – le rayonnement (énergie traversant une matière solide transparente à ce rayonnement ou traversant un gaz inerte), – la convection (dissipation par un mouvement de gaz), – la conduction (dissipation par la matière solide ou par un gaz inerte). D'autres paramètres peuvent conditionner le comportement thermique d'un bâtiment : – son implantation, – son orientation, – son inertie. L'inertie d'un bâtiment correspond à l'aptitude de celui-ci à accumuler la chaleur pour la restituer ensuite. L'inertie permet de réguler naturellement l'ambiance intérieure. Les maçonneries, par la capacité calorifique des matériaux, jouent un rôle primordial dans cette inertie. Pour répondre à ce besoin d'isoler thermiquement les bâtiments, notamment après la crise pétrolière de 1973, les industriels ont développé des produits isolants.

Un isolant thermique de bâtiment est un matériau qui, par sa composition ou sa nature, ralentit la dissipation de l'énergie calorifique. Dans le bâtiment, l'appellation "isolant thermique" est réservée aux produits dont la résistance thermique est au moins égale à 0,5 m2.K/W, et dont le rapport de l'épaisseur par sa résistance thermique (conductivité thermique) est au plus égal à 0,065 W/(m.K) (référence à la norme NF P 75-101). La résistance thermique (R) est l'aptitude d'un matériau à ralentir la propagation de l'énergie qui le traverse. La conductivité thermique (λ) est le flux de chaleur qui traverse un matériau d'un mètre d'épaisseur par unité de surface et par un degré de différence de température. Les parois, constituées de plusieurs produits, sont caractérisées par un coefficient de déperditions thermiques U. Les liaisons entre parois peuvent engendrer des déperditions thermiques dites "linéiques" Ψ. Ces deux derniers coefficients sont déterminés conformément aux Règles Th-Bât. On peut trouver sur le marché Français, des produits isolants thermiques de bâtiment que l'on rajoute à une structure porteuse ou des produits qui sont à la fois porteurs et isolants. Ces derniers, ne répondant pas à la norme NF P 75-101, peuvent être utilisés dans le bâtiment pour diminuer les déperditions thermiques. Ce sont des produits en : – blocs de béton cellulaire, – blocs de terre cuite multialvéolaires, – blocs de béton allégé (béton de ponce, béton d'argile expansé, etc...) Les valeurs de conductivité thermique annoncées par les fabricants ne sont pas forcément directement comparable. La valeur à prendre en considération est la valeur utile pour l'application à laquelle est destiné l'isolant. La conductivité thermique à l'état sec conventionnel, c'est à dire après séchage à 70 °C jusqu'à masse constante du produit est une conductivité thermique conventionnelle qui correspond à la valeur de base d'un isolant donné. La conductivité thermique utile, qui correspond à celle définie dans les Th-Bât, ou dans les Avis Techniques, tient compte des conditions en œuvre du produit (humidité, température, ...) :
l'humidité du matériau en œuvre, L'eau sous forme vapeur ou liquide, peut altérer la conductivité thermique d'un matériau. En règle générale, pour les produits à l'abri de la pluie, l'état d'équilibre conventionnel est l'état d'équilibre du matériau dans une ambiance 23 °C et 50 % d'humidité relative. Pour des applications spécifiques, qui entraînent des humidifications très importantes des matériaux, la part de l'humidité sur la conductivité thermique est traitée directement dans l'Avis Technique par l'intermédiaire du CTAT (Comité Thermique de l'Avis Technique) pour chacune des applications. Pour la plupart des matériaux isolants thermiques (laines minérales, plastiques alvéolaires,...) la variation de la conductivité thermique en fonction de l'humidité est négligeable entre l'état d'équilibre conventionnel et l'état sec. Par contre les autres produits, et en général les matériaux organiques, ont un taux d'humidité d'équilibre jusqu'à 5 % en masse et même pour certains produits jusqu'à 40 % en masse. Pour un taux d'humidité de 5 % un kilogramme de produit contient 952 g de produit sec et 48 g d'eau

Isolation Thermique 2

Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 1. Généralités

La variation de la conductivité thermique pour les produits utilisés pour isoler un bâtiment dans les conditions d'équilibre conventionnel peut se présenter sous la forme : λhumide = λsec (1+ατ) ou α est le coefficient de corrélation obtenu pour le taux d'humidité d'équilibre, et τ est le taux d'humidité d'équilibre en masse (τm) ou en volume (τv). Le coefficient α, relié au taux d'humidité en masse, peut varier de 0,005 à 0,05 suivant les produits isolants et jusqu'à 0,3 pour d'autres produits.
l'âge du matériau s'il a une influence sur les caractéristiques du matériau. Pour les produits contenant un autre gaz que l'air (mousses de polyuréthanne, polystyrènes extrudés, mousses phénoliques) la composition des gaz dans les cellules varie avec le temps. A l'expansion, les cellules contiennent le ou les gaz d'expansion, avec, en quantité moins importante, de l'air et du gaz carbonique. Du fait du déséquilibre de pression entre l'intérieur des cellules et l'ambiance qui entoure le produit, les gaz en présence vont traverser les parois des cellules afin d'atteindre un équilibre de pression. La composition des gaz variant, la conductivité thermique évolue. Cette évolution est fonction de la nature des matières constituant le produit et les gaz en présence. L'évolution de la conductivité thermique peut être représentée par la différence, appelée Écart, entre une mesure initiale et la mesure à un instant t. Figure 1. Cette variation de conductivité thermique avec le temps peut durer quelques dizaines d'années voir plus d'une centaine d'années pour certains produits. L'équilibre final sera atteint quand les gaz d'expansion seront remplacés par de l'air. La valeur, que les prescripteurs doivent prendre en considération pour les calculs de dépenses énergétiques, est celle correspondant à une durée de vie suffisante pour le bâtiment.

cellules. D'autres produits, tels les polystyrènes extrudés ou mousses de polyuréthanne emprisonnent un autre gaz que l'air dans leurs cellules. Le gaz est utilisé pour permettre l'expansion de ces produits lors de leur fabrication. Celui-ci est plus isolant que l'air. Les isolants thermiques dans le bâtiment se présentent sous plusieurs formes, rouleaux, panneaux, plaques, en vrac dans un sac, ou directement projetés in situ sur un support. Il est difficile d'obtenir ou de connaître les caractéristiques des produits isolants et l'aptitude à l'emploi de ceux-ci. Pour obtenir ces informations ou s'assurer de l'aptitude à l'emploi d'un matériau, il existe la procédure d'Avis Technique ou des certifications comme la certification ACERMI.

Ecart de conductivité thermique en mW/(m.K)

La majorité des produits, utilise de l'air calme comme isolant thermique. L'air est emprisonné entre des fibres ou dans des 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0

100 200

300

400 500

600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Temps en jours Figure 1 - Produits contenant un autre gaz que l’air Variation de l’écart de conductivité thermique en fonction du temps

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 1. Généralités

3

1.3 Procédure d'Avis Technique

1.3.2 Certification NF-Blocs de terre cuite

Chaque produit ou procédé, correspondant à une application non traditionnelle, peut faire l’objet d’un Avis Technique. Une application est considérée non traditionnelle, si pour le produit ou le procédé utilisé, il n'y a pas de référence (normes produits) ou s'il n'y a pas de règles de mise en œuvre définies par des textes codificatifs (Documents Techniques Unifiés). L'Avis Technique contient notamment les différentes caractéristiques minimales d'aptitude à l'emploi et, les règles de mise en œuvre, spécifiques du produit ou du procédé pour une application particulière.

La certification NF-Blocs de terre cuite est une certification de conformité à des normes produits. Elle est destinée aux briques creuses de terre cuite selon la norme NF P 13.301 et aux briques pleines ou perforées et blocs perforés en terre cuite à enduire selon la norme XP P 13.305.

Pour certains produits une procédure de certification appelée CSTBât est associée à l’Avis Technique. Cette certification concerne le produit lors de sa fabrication. L’Avis Technique ne vaut que pour les fabrications bénéficiant du certificat. Il est délivré par le CSTB pour des dizaines de produits. D’autre part, la caractéristique thermique est donnée dans l’Avis Technique par le Comité Thermique de l’Avis Technique (CTAT). La caractéristique thermique d’un produit donné peut faire l’objet d’un suivi équivalent à celui exercé dans le cadre de la certification des matériaux isolants (voir ci-dessous).

1.3.1 Certification ACERMI Le certificat ACERMI est délivré par l'association pour la certification des matériaux isolants thermiques manufacturés sur la base d'une certification de produit avec audit de l'unité de production et essais par un laboratoire extérieur. Cette association a désigné deux laboratoires indépendants, le Laboratoire National d'Essais (LNE) et le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) pour effectuer l'ensemble des opérations de certification. Les propriétés certifiées permettent de définir la résistance thermique du produit considéré pour vérifier s'il répond à la réglementation thermique et de s'assurer de son aptitude à l'emploi à l'aide de différents critères hygromécaniques. Cette certification apporte une information sûre et vérifiée des caractéristiques des produits :
domaine d'application Les produits isolants thermiques en plaques, rouleaux ou panneaux fabriqués en usine peuvent bénéficier d'un certificat s'ils sont conformes à la norme NF P 75-101.
caractéristiques certifiées La résistance thermique et les caractéristiques d'aptitude à l'emploi sont les caractéristiques certifiées par l'association. Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi sont : I : propriétés mécaniques en compression 5 niveaux : I1 à I5.

avec

S : comportement aux mouvements différentiels avec 4 niveaux : S1 à S4 O : comportement à l'eau avec 3 niveaux : O1 à O3 L : propriétés mécaniques utiles en cohésion et flexion avec 4 niveaux : L1 à L4 E : perméance à la vapeur d'eau avec 5 niveaux : E1 à E5. Ces caractéristiques d'aptitude à l'emploi sont directement en relation avec l'emploi du produit et les caractéristiques demandées dans les Documents Techniques Unifiés (DTU) (voir "exemples d'usages des propriétés certifiées par l'ACERMI" cahier du CSTB N°2907 livraison 372 de septembre 1996).

Les caractéristiques certifiées sont dans la majorité des cas des caractéristiques mécaniques et dimensionnelles. La caractéristique thermique spécifique d'un produit (caractéristique complémentaire) peut être certifiée sur la base d'un suivi thermique.

1.3.3 Certification NF-Blocs de béton La certification NF-Blocs de béton est une certification de conformité à des normes de produits. Elle est destinée aux blocs de béton de granulats courants ou légers et aux blocs de béton cellulaire. Les caractéristiques certifiées sont dans la majorité des cas des caractéristiques mécaniques et dimensionnelles. La caractéristique thermique spécifique d'un produit (caractéristique complémentaire) peut être certifiée sur la base d'un suivi thermique.

Isolation Thermique 4

Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 2. Marché de l’isolation

2.2 Les autres produits utilisés pour isoler les bâtiments

2. Le marché de l’isolation

2.1 Les isolants thermiques Le marché de l'isolation thermique en France est stable depuis plusieurs années. Environ 17 millions de m3 de produit sont vendus par an, ce qui représente un chiffre d'affaire de l'ordre de 5 milliards de francs. Il existe deux grandes familles de produits isolants qui se partagent ce marché, tableau I : – les laines minérales (laine de verre et laine de roche), – les plastiques alvéolaires (polystyrène expansé, polystyrène extrudé, polyuréthanne, mousse phénolique). Les autres produits représentent de l'ordre de 1% à 2% du volume total. Tableau I

Produits

Abr.

Laine de verre

MW

Polystyrène expansé

EPS

Présentation Rouleaux nus et revêtus, panneaux nus et revêtus vrac, projection Plaques vrac projection

Laine de roche

MW

Polystyrène expansé extrudé

XPS

Rouleaux nus et revêtus, panneaux nus et revêtus vrac, projection Plaques vrac

Mousse de polyuréthanne

PUR

Plaques projection

PF

Plaques

EPB

Plaques vrac

Verre cellulaire

CG

Plaques

Liège expansé

ICB

Plaques

Fibre de bois

WF

Plaques vrac

Mousse phénolique Perlite expansée

Mousse PVC Fibres végétales

Plaques Plaques vrac

Part de marché

D'autres produits qui ne répondent pas à la définition d'isolants thermiques définis page précédente, peuvent être utilisés en tant que composant du bâtiment permettant d'atteindre les performances thermiques requises dans la réglementation thermique : – béton cellulaire (environ 0,5 millions de m3), – bloc de terre cuite multialvéolaire (0,5 millions de tonnes pour les produits à perforations verticales et 1,3 millions de tonnes pour les produits à perforations horizontales), – bloc d'argile expansé et (ou) de ponce. D'autres produits encore sont représentés sur le marché. Ils n'appartiennent ni aux produits dits isolants thermiques de bâtiment et ne sont pas suivis dans le cadre d'Avis Technique ou de normes. Ce sont les produits dits "réfléchissants" qui sont constitués d'une âme en fibre synthétique ou bulles d'air revêtus de chaque côté d'un film métallisé. Ces produits de faible épaisseur (inférieur à 20 mm) ont une résistance thermique inférieure à 0,5 m2.K/W Les produits dits "réfléchissants" prennent une part de plus en plus importante sur le marché qui s'établit à 0,4 % en volume pour près de 3 millions de m2 installés.

53 %

2.3 Applications

25 %

La répartition par type d'application et par type de produit du marché français est la suivante.

15 %

Tableau II

3%

2%

2%

Laines minérales Polystyrène expansé Polyuréthanne Polystyrène extrudé Total

Planchers et sol

Toiture et combles

Murs et façades

Autres non définis

15 % 77 % 3% 5% 13 %

91 % 4% 4% 1% 42 %

50 % 46 % 2% 2% 34 %

10 %

Dans cette répartition, 60 % est utilisé en bâtiment neuf et 40 % en réhabilitation.

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 3. Domaines d’utilisation

5

3. Domaines d’utilisation

Figure 2 : Domaines d’utilisation

Isolation Thermique 6

Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 3. Domaines d’utilisation

TABLEAU III - PLANCHERS DESTINATION PLANCHERS SUR TERREPLEIN

PLANCHERS SUR LOCAUX NON CHAUFFES (DONT VIDES SANITAIRES)

INDICE SCHEMA ET FICHE PROCEDE

N° FICHE ISOLANT

DESIGNATION DU PROCEDE

PRESENTATION DE L’ISOLANT

Pr 1

Isolant sous dalle de plancher

Panneau

Laine de roche Laine de verre Polystyrène expansé Polystyrène extrudé Mousse de polyuréthanne Mousse phénolique Verre cellulaire Terre cuite et béton allégé

I1 I2 I3 I4 I5 I5 I6 I11

Pr 2

Isolant sur dalle de plancher

Panneau composite

Polystyrène expansé

I3

Pr 3

A l'extérieur du mur Plaque de fondation

Polystyrène expansé Polystyrène extrudé

I3 I4

Pr 4

Sous les plafonds de sous-sol

Panneau sans parement

Laine de roche Laine de verre Polystyrène expansé Liège expansé pur Mousse de polyuréthanne Mousse phénolique

I1 I2 I3 I7 I5 I5

Panneau avec parement

fibres bois Laine de roche Laine de verre Polystyrène expansé

I8 I1 I2 I3

Projection

Laine de roche Laine de verre Fibres de cellulose Vermiculite expansé Mousse de polyuréthanne Polystyrène expansé

I1 I2 I8 I9 I5 I3

Sous couche de dalle flottante

Fibres de bois Laine de roche Laine de verre Liège expansé pur Polystyrène expansé Polystyrène extrudé Mousse de polyuréthanne Mousse phénolique Perlite expansée Verre cellulaire

I8 I1 I2 I7 I3 I4 I5 I5 I9 I6

Sous couche de carrelage

Polystyrène expansé Polystyrène extrudé

I3 I4

Fond de coffrage

Laine de roche Liège expansé pur Polystyrène expansé Polystyrène extrudé Verre cellulaire

I1 I7 I3 I4 I6

Entrevous

Polystyrène expansé Terre cuite

I3 I11

Éléments de maçonnerie isolants

Béton cellulaire

I10

Modules spéciaux

Polystyrène expansé

I3

Remplissage d'un plancher de bois

Laine de roche en vrac Laine de verre en vrac Vermiculite expansée

I1 I2 I9

Pr 5

Pr 6

Pr 7

Pr 8

Isolation intégrée dans le plancher

MATÉRIAU ISOLANT UTILISE

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 3. Domaines d’utilisation

7

TABLEAU III (SUITE) PLANCHERS DESTINATION PLANCHERS DE

INDICE SCHEMA ET FICHE PROCEDE Pr 9

COMBLES

DESIGNATION DU PROCEDE Isolation de combles inaccessibles

Isolation avec circulation occasionnelle

PRESENTATION DE L’ISOLANT

MATERIAU ISOLANT UTILISE

N° FICHE ISOLANT

Panneau sans parement

Laine de roche Laine de verre Fibres de bois Liège expansé pur Polystyrène expansé Polystyrène extrudé Polyuréthanne Mousse phénolique Verre cellulaire

I1 I2 I8 I7 I3 I4 I5 I5 I6

Vrac

Fibres de roche Fibres de verre Vermiculite expansée ou exfoliée Fibres de cellulose Argile expansée Perlite expansée

I1 I2 I9 I8 I11 I9

Panneau composite (avec fibragglo ou fibre de bois)

Polystyrène expansé

I3

TABLEAU IV - MURS DESTINATION ELEMENTS POUR MAÇONNERIE ISOLANTE

INDICE SCHEMA ET FICHE PROCEDE Pr 10

DESIGNATION DU PROCEDE Système à isolation répartie

Systèmes à isolation intégrée

PRESENTATION DE L’ISOLANT

MATÉRIAU ISOLANT UTILISE

N° FICHE ISOLANT

Multialvéolaire

Bloc de terre cuite alvéolaire

I11

Bloc ou dalle

Blocs de béton cellulaire Blocs de béton de bois Blocs de béton de ponce Blocs de béton de laitier Blocs de béton d’argile Blocs de béton de expansé Blocs de béton de expansé Béton de polystyrène

I10 I11 I11 I11 I11 I11 I11 I11

verre liège

Bloc béton avec isolant côté intérieur

Polystyrène expansé

I3

Bloc avec isolant en partie médiane

Polystyrène expansé

I3

Bloc de terre cuite Polystyrène expansé associé à un isolant

I3

Bloc avec isolant côté extérieur

Polystyrène expansé Béton cellulaire + polyuréthanne Terre cuite + polystyrène

I3 I10+I5 I3+I11

Pr 11

Systèmes blocscoffrages isolants

Bloc de béton Polystyrène expansé associé à un isolant

I3

Isolation Thermique 8

Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 3. Domaines d’utilisation

TABLEAU IV (SUITE) - MURS DESTINATION

INDICE SCHEMA ET FICHE PROCEDE

PANNEAUX DE FAÇADES

Pr 12

Pr 13

DESIGNATION DU PROCEDE

PRESENTATION DE L’ISOLANT

MATÉRIAU ISOLANT UTILISE

Éléments porteurs préfabriqués

Panneau associé à du béton, du bois ou du plâtre

Polystyrène Laine de verre Laine de roche

I3 I2 I1

Bardages industriels

Panneau associé à de l’acier ou du béton

Polystyrène Polyuréthanne

I3 I5

Panneau sandwich

Acier + polyuréthanne + acier Acier + laine de roche + acier Acier + laine de roche + acier

I5 I3 I1

Éléments de remplissage

Panneau

Laine de roche Laine de verre Polystyrène expansé Polystyrène extrudé Polyuréthanne

I1 I2 I3 I4 I5

Façade rideau

Panneau

Laine de roche Laine de verre

I1 I2

Laine de roche Laine de verre Polystyrène expansé Polyuréthanne Mousse phénolique Verre cellulaire Liège expansé pur

I1 I2 I3 I5 I5 I6 I7

PROCEDES D'ISOLATION PAR L’INTERIEUR

Pr 14

Isolant avec contre cloison

Panneau simple

PROCEDES D'ISOLATION PAR L’INTERIEUR

Pr 15

Complexes isolants

Panneau à 1 ou 2 Laine de roche parements Laine de verre Polystyrène Mousse phénolique Polyuréthanne

Remplissage de lame d'air

Vrac

PROCEDES D'ISOLATION PAR L’EXTERIEUR

Pr 16

Pr 17

PROCEDES D'ISOLATION PAR L’EXTERIEUR (SUITE)

Pr 18

N° FICHE ISOLANT

I1 I2 I3 I5 I5

Liège expansé pur Verre cellulaire Laine minérale Polystyrène expansé Fibres de cellulose Vermiculite expansée Perlite exfoliée Polyuréthanne

I7 I6 I1 ou I2 I3 I8 I9 I9 I5

Bardages rapportés en Panneau clins, écailles, lames, plaques en bois, terre cuite, PVC, ardoises, pierre, béton, métal sur isolant Enduits de liants Panneau hydrauliques sur support métallique (treillis ou métal déployé) avec lame d'air et isolant Enduits minces et épais Panneau sur isolant

Laine de roche Laine de verre Polystyrène extrudé Polystyrène expansé

I1 I2 I4 I3

Verre cellulaire Polystyrène expansé Laine minérale Polyuréthanne

I6 I3 I1 ou I2 I5

Laine de roche Polystyrène expansé

I1 I3

Enduits légers

En trois couches

Mortier + billes de polystyrène

I3

Vêtures

Composant

Laine de roche Laine de verre Polystyrène expansé Polystyrène extrudé Polyuréthanne

I1 I2 I3 I4 I5

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 3. Domaines d’utilisation

9

TABLEAU V - COUVERTURES DESTINATION

INDICE SCHEMA ET FICHE PROCEDE

DESIGNATION DU PROCEDE

PRESENTATION DE L’ISOLANT

MATÉRIAUISOLANT UTILISE

N° FICHE ISOLANT

ISOLATION METHODE "SARKING"

Pr 19

Panneau

Polystyrène extrudé Polystyrène expansé

I4 I3

ISOLATION DES RAMPANTS DE TOITURE

Pr 20

Rouleau

Laine de roche Laine de verre

I1 I2

Panneau nu associé à un isolant

Laine de roche Laine de verre Polystyrène expansé Polystyrène extrudé Polyuréthanne Mousse phénolique Liège expansé pur

I1 I2 I3 I4 I5 I5 I7

Panneau avec parement plâtre ou fibragglo ou panneaux de particules

Laine de roche Laine de verre Polystyrène expansé Polystyrène extrudé Polyuréthanne Mousse phénolique Liège expansé pur

I1 I2 I3 I4 I5 I5 I7

Panneau sandwich Polystyrène expansé panneau de Polystyrène extrudé particules ou contreplaqué associé à un isolant et une plaques de plâtre ou de bois

I3 I4

ELEMENTS INDUSTRIALISES

Pr 21

Supports de couverture

ISOLANTS DE TOITURE

Éléments porteurs

I5 I3 I1 ou I2 I4

Caisson chevronné ou contre latté Panneau de particules ou contreplaqué + plâtre en sous face ou lambris associé à un isolant

Mousse de polyuréthanne Polystyrène expansé Laine minérale Polystyrène extrudé

Isolant porteur à liteau intégré

Polyuréthanne Polystyrène extrudé

I5 I4

Panneau

Polystyrène expansé

I3

Panneau à 1 ou 2 parements

Polyuréthanne

I5

Isolation Thermique 10

Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 3. Domaines d’utilisation

TABLEAU VI - TOITURES TERRASSES DESTINATION ISOLANTS SOUS ETANCHEITE

INDICE SCHEMA ET FICHE PROCEDE Pr 22

DESIGNATION DU PROCEDE Isolant non porteur, support d'étanchéité

PRESENTATION DE L’ISOLANT Panneau

MATÉRIAU ISOLANT UTILISE Polyuréthanne Laine de roche Perlite expansée + fibres de cellulose Polystyrène expansé Verre cellulaire

N° FICHE ISOLANT I5 I1 I8 + I9 I3 I6

Panneau à 2 parements

Polystyrène expansé

I3

ISOLANTS SUR ETANCHEITE

Pr 23

Toiture inversée

Panneau

Polystyrène extrudé

I4

ISOLATION ET ETANCHEITE

Pr 24

Projection in situ

Mousse

Polyuréthanne

I5

Support direct d'étanchéité

Dalles

Béton cellulaire

I10

ELEMENTS PORTEURS ISOLANTS

TABLEAU VII - CONSTRUCTIONS A OSSATURES BOIS DESTINATION BATIMENT

INDICE SCHEMA ET FICHE PROCEDE Pr 25

DESIGNATION DU PROCEDE

PRESENTATION DE L’ISOLANT

Construction en bois Panneau

MATÉRIAU ISOLANT UTILISE Laine de roche Laine de verre Polystyrène expansé Polystyrène extrudé Mousse de polyuréthanne

N° FICHE ISOLANT I1 I2 I3 I4 I5

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés

4. Fiches Procédés

FICHE Pr 1

Procédé d'isolation sous dalle de plancher sur terre plein

FICHE Pr 2

Procédé d'isolation sur dalle de plancher sur terre plein

FICHE Pr 3

Procédé d'isolation à l'extérieur du mur de fondation

FICHE Pr 4

Procédé d'isolation sous les plafonds de sous sol

FICHE Pr 5

Procédé d'isolation en sous couche de dalle flottante

FICHE Pr 6

Procédé d'isolation en sous couche de carrelage

FICHE Pr 7

Procédé d'isolation de plancher par entrevous

FICHE Pr 8

Procédé d'isolation par remplissage de plancher bois

FICHE Pr 9

Procédé d'isolation de combles inaccessibles

FICHE Pr 10 Procédé de maçonnerie à isolation répartie FICHE Pr 11 Procédé de maçonnerie blocs-coffrages isolants FICHE Pr 12 Procédé d'isolation par panneaux de bardages industriels FICHE Pr 13 Procédé d'isolation par éléments de remplissage FICHE Pr 14 Procédé d'isolation avec contrecloison ou remplissage de lame d'air FICHE Pr 15 Procédé d'isolation par complexes de doublage ou complexes isolants FICHE Pr 16 Procédé d'isolation par panneaux de façade en bardages rapportés FICHE Pr 17 Procédé d'isolation par enduits minces ou épais sur isolants FICHE Pr 18 Procédé d'isolation par vétures FICHE Pr 19 Procédé d'isolation de toiture par la méthode "sharking" FICHE Pr 20 Procédé d'isolation des rampants de toiture FICHE Pr 21 Procédé d'isolation par éléments industriels supports de couverture FICHE Pr 22 Procédé d'isolation sous étanchéité de toitures terrasses FICHE Pr 23 Procédé d'isolation sur étanchéité de toitures terrasses «toitures inversées» FICHE Pr 24 Procédé d'isolation de toitures terrasses par projection de mousse polyuréthanne FICHE Pr 25 Constructions modulaires à ossature bois

Code graphique des figures des fiches "procédés"

11

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés

Pr 1

Procédé d'isolation sous dalle de plancher sur terre plein Description : Ce procédé d'isolation consiste à réaliser une isolation sous la dalle de plancher sur terre plein. Cette isolation peut être périphérique (couronne d'isolant sur le pourtour du sol sur terre plein), ou une isolation générale du plancher. Les isolants utilisés sont, dans la plupart des cas, des panneaux en plastique alvéolaires. Parfois la laine minérale peut être utilisée en forte densité. Les isolants utilisés, pour cette application, doivent être insensibles à l'humidité et posséder une bonne résistance à la compression. Les isolants utilisés dans ce procédé ont pour dimensions : - longueur de 0,5 à 2,5 m, - largeur de 0,5 à 0,6 m, - épaisseur de 20 à 100 mm.

Documents de référence : D.T.U 20.1 à 23.1

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Pour les produits certifiés par l'ACERMI les caractéristiques minimales pour cet emploi sont : I3, S1, O1, L1, E1.

Le niveau I3 est spécifié pour limiter l'écrasement du produit sous une charge importante.

Mise en œuvre : Ce système doit être mis en œuvre par des entreprises expérimentées en respectant les règles d'exécution indiquées dans les Documents Techniques Unifiés.

Lors des travaux les produits suivants sont placés successivement : - une couche de sable bien répartie et aplanie - une couche d'étanchéité mince, - l'isolant, - une barrière de vapeur, - une dalle en béton armé. Pour éviter les ponts thermiques une bande d'isolant doit permettre de désolidariser la dalle de la paroi verticale.

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 0,6 et 4,0 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : L'isolant pouvant être en contact avec l'humidité venant du sol, il faut limiter les remontées d'eau et les transferts de vapeur d'eau venant de l'intérieur de l'habitation.

Pour une isolation sur terre plein périphérique il faut limiter en plus les risques de tassements différentiels générateurs de fissurations.

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Pr 2

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

Procédé d'isolation sur dalle de plancher sur terre plein Description : Ce procédé d'isolation rapportée est constitué, en général, de deux parement en bois et d'une âme isolante en polystyrène. Ces panneaux se posent sur la dalle et peuvent recevoir directement le revêtement de sol. Les isolants utilisés pour cette application doivent posséder une bonne résistance à la compression. Les isolants utilisés dans ce procédé ont pour dimensions : - longueur de 2,0 m, - largeur de 0,5 m, - épaisseur de 15 à 125 mm.

Documents de référence : D.T.U 20.1 à 23.1 et D.T.U 52.1 Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Pour les produits certifiés par l'ACERMI les caractéristiques minimales pour cet emploi sont : I5, S1, O1, L1, E1.

Le niveau I3 est spécifié pour limiter l'écrasement du produit sous une charge importante.

Mise en œuvre : Ce système doit être mis en œuvre par des entreprises expérimentées en respectant les règles d'exécution indiquées dans les Documents Techniques Unifiés.

Le surfaçage et la planéité de la dalle doivent être bien exécutés.

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

Avantages et inconvénients : Le complexe est rapidement mis en place. Un pont thermique important peut être créé dans le cas d'une isolation thermique par l'extérieur.

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 0,5 et 5,0 m2.K/W.

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Pr 3

Procédé d'isolation à l'extérieur du mur de fondation Description : Ce procédé d'isolation est préconisé lorsqu'il est associé à une isolation par l'extérieur. Les isolants utilisés pour cette application doivent posséder une bonne résistance à la compression et un bon comportement à l'eau. Le procédé et les produits utilisés doivent permettre une protection des rejaillissements d'eau, de drainage et d'étanchéité du sol. Les isolants utilisés dans ce procédé ont pour dimensions : - longueur de 0,5 à 1,0 m, - largeur de 0,5 à 0,6 m, - épaisseur de 40 à 120 mm.

Documents de référence : D.T.U 20.1 à 23.1 et Fiche Pr 17

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Pour les produits certifiés par l'ACERMI les caractéristiques minimales pour cet emploi sont : I2, S1, O3, L3, E1.

Le niveau O3 est spécifié pour limiter la pénétration de l'eau et le niveau L3 pour la résistance à l'arrachement.

Mise en œuvre : Ce système doit être mis en œuvre par des entreprises expérimentées en respectant les règles d'exécution indiquées dans les Documents Techniques Unifiés (voir la Fiche Pr 15 concernant l'isolation par l'extérieur).

Cette isolation est réalisée comme suit : - dégagement du soubassement voulu, - pose par collage ou fixations mécaniques, de l'isolant, - mise en place d'une protection mécanique (plaque de fibro-ciment ou enduit armé), - application éventuelle d'une couche d'étanchéité, - mise en place éventuelle d'un drainage, - remblai au moyen de sable et gravier.

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 1,0 et 5,0 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : Ce procédé est préconisé lorsqu'il y a une isolation par l'extérieur. D'un point de vu thermique il subsiste un pont thermique non négligeable par les fondations.

La mise en œuvre doit être minutieuse. Elle requiert une entreprise spécialisée.

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Pr 4

Procédé d'isolation sous les plafonds de sous sol Description : Pour ce type d'isolation il existe trois types de techniques : - panneaux manufacturés isolant avec parements sur une ou deux faces fixés mécaniquement, - panneaux isolants suspendus, - isolants projetés. Les panneaux manufacturés sont constitués d'une âme isolante en plastique alvéolaire ou en laine minérale. Des plaques de parements sont associées à l'isolant pour assurer une protection mécanique et éventuellement contre le feu. Les panneaux isolants suspendus sont en général en laine minérale. Ces panneaux sont insérés dans un système de suspente. La technique d'isolation projetée est le plus souvent utilisée pour obtenir une bonne protection contre l'incendie et elle est bien adaptée à des sous faces non planes. Les produits isolants utilisés dans cette technique sont : - des fibres minérales (roche, laitier ou verre) associées à un liant hydraulique (solution traditionnelle), ou sec inorganique (domaine de l'Avis Technique). Les épaisseurs d'isolant peuvent être comprises entre 20 à 120 mm.

Documents de référence : D.T.U 20.1 à 23.1, 27.1 et Avis Technique.

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Pour les produits manufacturés certifiés par l'ACERMI les caractéristiques minimales pour cet emploi sont : I1, S1, O1, L2, E1.

Mise en œuvre : Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règles d'exécution indiquées dans les Documents Techniques Unifiés. Lors de l'application il faut veiller à ne pas mettre de barrière de vapeur et les produits doivent assurer une protection au feu. Suivant les techniques de mise en œuvre des produits isolants les points particuliers sont les suivants : - pour les produits suspendus ou fixés mécaniquement le choix des vis et des rondelles doit être adapté à la nature du plancher,

- les supports des projections doivent être préparés et dépoussiérés pour les techniques de projection de fibre (verre, roche, laitier) avec un liant hydraulique (domaine traditionnel D.T.U 27.1) ou avec liant organiques (domaine Avis Technique) ou les projections de mousse de polyuréthanne(domaine de l'Avis Technique), ou les projections de cellulose avec liant ciment (domaine de l'Avis Technique).

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 0,5 et 5,0 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : Ce procédé est préconisé lorsque le plancher n'est pas plan. Ce procédé associé à une isolation thermique par l'extérieur entraîne un pont thermique non négligeable .

Une attention particulière doit être apportée pour ce qui concerne les transferts de vapeur d'eau (pas de barrière de vapeur).

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Pr 5

Procédé d'isolation en sous couche de dalle flottante Description : Ce procédé consiste à disposer l'isolant sur une dalle porteuse, puis à couler dessus une chape ou dalle armée ou non (voir DTU 26.2), destinée à repartir la pression des charges. Un feutre bitumineux ou un film plastique peut être posé sur l'isolant afin d'éviter une pénétration de la laitance. Les panneaux isolants sont en générale en plastique alvéolaire parfois en laine minérale. Les isolants utilisés ont pour dimensions : - longueur de 0,5 à 2,5 m, - largeur de 0,5 à 0,6 m, - épaisseur de 20 à 120 mm.

Documents de référence : D.T.U 20.1 à 23.1, 26.2, 51.3, 52.1 et Avis Technique

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Pour les produits manufacturés certifiés par l'ACERMI les caractéristiques minimales pour cet emploi sont : I2 à I5, S1, O2, L2, E1.

Mise en œuvre : Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règles d'exécution indiquées dans les Documents Techniques Unifiés (DTU 26.2, DTU 52.1, DTU 51.3).

Lors de l'application il faut s'assurer de l'épaisseur de chape en fonction des armatures et de l'isolant utilisé. Il faut vérifier que des dispositions sont prises au pourtour pour désolidariser les chapes ou dalles des parois.

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

Avantages et inconvénients : Ce procédé est préconisé lorsqu'il est prévu une isolation par l'intérieur.

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 0,6 et 4,5 m2.K/W.

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Pr 6

Procédé d'isolation en sous couche de carrelage Description : Ce procédé consiste à poser l'isolant sur une dalle, puis à disposer un lit de colle pour appliquer le carrelage de finition directement. Un feutre bitumineux ou un film plastique peut être posé sur l'isolant afin d'éviter une pénétration de la laitance. Les panneaux isolants sont en général en plastique alvéolaire. Les isolants utilisés ont pour dimensions : - longueur de 0,5 à 2,5 m, - largeur de 0,5 à 0,6 m, - épaisseur de 20 à 100 mm.

Documents de référence : D.T.U 20.1 à 23.1, 26.2, 51.3, 52.1 et Avis Technique

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Pour les produits manufacturés certifiés par l'ACERMI les caractéristiques minimales pour cet emploi sont : I5, S1, O2, L2, E1.

Mise en œuvre : Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règles d'exécution indiquées dans les Avis Technique et les Documents Techniques Unifiés (DTU 52.1, DTU 51.3).

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

Avantages et inconvénients : Ce procédé est préconisé lorsqu'il est prévu une isolation par l'intérieur.

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 0,6 et 4,0 m2.K/W.

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Pr 7

Procédé d'isolation de plancher par entrevous Description : Les planchers réalisés suivant ce procédé sont constitués de poutrelles en béton précontraint ou en béton armé sur lesquels reposent des entrevous isolants pleins ou perforés en polystyrène avec languette destinée à assurer la continuité de l'isolation. En sous face un panneau peut-être ajouté pour améliorer la protection incendie du plancher. L'ensemble, poutrelles-entrevous, est ensuite recouvert d'une chape de finition. Les entrevous sont soumis à l'Avis Technique ou peuvent faire l'objet d'une certification CSTBat. Les entrevous isolants utilisés ont pour dimensions 0,5 à 0,6 m de longueur et 0,5 m de largeur.

Documents de référence : D.T.U 20.1 à 23.1 et Avis Techniques

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Ces produits sont fabriqués par moulage à l'unité ou découpés dans des blocs. Le produit final doit avoir une bonne résistance mécanique.

Mise en œuvre : Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règles d'exécution indiquées dans les Avis Techniques et les Documents Techniques Unifiés (DTU).

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 2,0 et 4,0 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : L'isolation thermique de ce procédé n'est pas continue. Des distorsions de flux se situent au niveau des poutrelles.

Les languettes permettent de réduire notablement cette distorsion.

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Pr 8

Procédé d'isolation par remplissage de plancher bois Description : Les planchers réalisés suivant ce procédé sont constitués de solives, d'un plafond bois ou de plaques de plâtre, d'un plancher bois et d'une isolation injectée ou déversée entre solives avant la pose du plancher. Le soufflage de laine minérale et de vermiculite est du domaine traditionnel. Par contre pour certains produits comme le soufflage de cellulose est du domaine de l'Avis Technique. Les isolants utilisés se présentent dans des sacs qu'il faut déverser ou souffler. Les épaisseurs rencontrées sont comprises entre 50 et 200 mm.

Documents de référence : DTU et Avis Technique

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Les caractéristiques mécaniques et d’hygroscopicités ne sont pas nécessaires pour cette application.

Mise en œuvre : Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règles d'exécution indiquées dans les Avis Technique et les Documents Techniques Unifiés (DTU). Une barrière de vapeur est recommandée. Elle sera placée au-dessus de l'isolant (côté intérieur).

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

Avantages et inconvénients : L'isolation thermique de ce procédé n'est pas continue. Il faut tenir compte des solives dans la détermination de la résistance thermique. Les caractéristiques thermiques de l'isolant ne seront pas les mêmes si l'isolant est soufflé ou s'il est déversé.

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 1,0 et 5,0 m2.K/W.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

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Pr 9

Procédé d'isolation de combles inaccessibles Description : Les planchers réalisés suivant ce procédé sont constitués de solives d'un plafond bois ou plaques de plâtre ou d'un plancher lourd et d'une isolation en rouleau, panneau, soufflé ou déversée. Le soufflage de laine minérale et de la vermiculite est du domaine traditionnel par contre pour certain produit comme le soufflage de fibre de cellulose est du domaine de l'Avis Technique. Les produits manufacturés en rouleaux ou panneaux peuvent être certifiés ACERMI. Tous les types de produits (laines minérales, plastiques alvéolaires, etc.) peuvent être utilisés mais on retrouve pour cette application généralement de la laine minérale. Les isolants utilisés se présentent dans des sacs pour les produits à déverser ou à souffler et sous forme de panneaux ou rouleaux pour les autres. Les épaisseurs sont comprises entre 100 et 250 mm pour les produits à soufflés ou déversés et comprises entre 70 et 300 mm pour les autres.

Documents de référence : DTU 40.11 à 40.46 et Avis Technique

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Pour cette application les caractéristiques minimales d'aptitude à l'emploi des isolants utilisés sont : I1, S1, O1, L1. La caractéristique concernant les transferts de vapeur d'eau dépendra de l'application et du type de couverture (voir DTU 40.11 à 40.46).

Mise en œuvre : Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règles d'exécution indiquées dans les Avis Technique et les Documents Techniques Unifiés (DTU).

Lorsqu’une barrière de vapeur est nécessaire, elle sera placée en sous face de l'isolant.

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 1,0 et 6,5 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : Il faut absolument respecter les dispositions décrites dans les DTU 40.11 à 40.46. Lors de la pose des panneaux ou rouleaux d'isolant il faut veiller à ne pas créer de lame d'air parasite entre le plafond et l'isolant et entre les couches d'isolant.

Un pont thermique peut subsister dans le cas de plancher lourd et une isolation des murs verticaux par l'intérieur.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

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Pr 10

Procédé de maçonnerie à isolation répartie Description : Les murs en maçonnerie d'éléments à isolation répartie sont constitués d'une seule paroi en briques perforées, blocs de terre cuite, blocs de béton cellulaire, blocs de béton de granulats légers, ou composée d'une partie en terre cuite ou en élément maçonné associé à une isolation. Ces parois sont, le plus souvent enduites au plâtre côté intérieur et revêtu d'un enduit côté extérieur. Les blocs sont montés à joints minces, à joints colles ou à joints traditionnels. Les briques de terre cuite possèdent des alvéoles en position horizontale. Les blocs de terre cuite comportent un nombre important d'alvéoles en position verticale. Ces derniers blocs sont du domaine de l'Avis Technique notamment lorsque les joints sont non traditionnels et de la marque NF Briques de terre cuite pour les autres. Les blocs de béton cellulaire autoclavé sont des blocs découpés. Ils sont constitués d'un matériau silico-calcaire. Ces blocs font l'objet de l'Avis Technique pour des joints collés et sont soumis à la marque NF Blocs de béton pour les joints traditionnels. Les éléments maçonnés associés à des isolants. Ce sont des systèmes dans lesquels la partie porteuse, à base de terre cuite ou de béton, est associée à un isolant en polystyrène expansé.

Documents de référence : DTU 20.1, 20.11 et Avis Technique

Les dimensions rencontrées sont : - longueurs et largeurs comprises entre 200 et 600 mm, - épaisseurs comprises entre 200 et 450 mm.

Mise en œuvre : Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règles d'exécution indiquées dans les Avis Techniques et les Documents Techniques Unifiés (DTU 20.1, DTU 20.11).

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre1,0 et 4,0 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : Il faut respecter les dispositions décrites dans les DTU 20.1 et 20.11 ou dans les Avis Techniques.

Ce système permet d'éviter les ponts thermiques s'il est bien utilisé et procure une bonne inertie thermique pour le confort d'été.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

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Pr 11

Procédé de maçonnerie blocs-coffrages Description : Ce procédé permet la construction d'une paroi par empilement d'éléments isolants de plus ou moins grandes dimensions. Ces éléments peuvent être de hauteur d'étage ou reliés par écarteurs. L'isolant utilisé est dans la plupart des cas du polystyrène expansé. Ces éléments forment le coffrage perdu et permettent de couler du béton de structure. Les enduits sont soit appliqués en finition soit préenduits. Ce procédé est soumis à l'Avis Technique. Les dimensions rencontrées sont : - longueurs et largeurs comprises entre 200 et 2500 mm - épaisseurs comprises entre 200 et 300 mm.

Documents de référence : Avis Technique

Mise en œuvre : Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règles d'exécution indiquées dans les Avis Techniques.

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

Avantages et inconvénients : Il faut absolument respecter les dispositions décrites dans les Avis Techniques. La mise en œuvre sur chantier est rapide. Ce système permet d'éviter les ponts thermiques s'il est bien conçu.

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 2,0 et 3,0 m2.K/W.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés

Pr 12

Procédé d'isolation par panneaux de bardages industriels Description : Les panneaux de bardages industriels sont des produits en panneaux de grande longueur pour une largeur de 0.6 à 1.2 m. Ces grands panneaux sont fixés à l'ossature porteuse (paroi béton ou armature métallique) par des systèmes vis-chevilles adaptés. Les panneaux sont constitués d'un isolant en mousse de polyuréthanne, ou parfois, en polystyrène expansé, ou en laine minérale, recouvert sur ces deux faces par un revêtement épais soit en acier, soit en polyester renforcé. L'épaisseur de l'isolant varie de 30 à 200 mm. Ce système de bardage est du domaine de l'Avis Technique.

Documents de référence : Avis Techniques Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Les isolants utilisés sont spécifiques pour ces systèmes. En général ils sont expansés directement sur le parement en fabrication.

Il faut que l'isolant possède de bonne performance mécanique.

Mise en œuvre : Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règles d'exécution indiquées dans les Avis Techniques.

Il y a lieu de s'assurer du bon traitement des joints de liaison entre panneaux pour éviter toute pénétration de vapeur d'eau.

Les panneaux sont fixés à la paroi ou à l'ossature métallique par des systèmes vis-chevilles adaptés à la paroi ou à l'ossature.

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 0,8 et 10,0 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : Comme tous systèmes d'isolation thermique par l'extérieur ils permettent de diminuer les ponts thermiques s'ils sont bien conçus.

Il faut veiller à la bonne exécution des traitements des joints de liaison entre panneaux.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

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Pr 13

Éléments de remplissage Description : Les éléments de remplissage regroupent deux familles de produits. La famille dite "CB-E" dont les panneaux sont constitués d'une âme isolante en plastique alvéolaire ou laine minérale encadrée bois sur laquelle s'assemblent par collage une paroi intérieure en tôle métallique et une paroi extérieure de nature diverse. La famille dite "CB-P" dont les panneaux sont constitués d'une âme isolante en plastique alvéolaire encadrée bois sur laquelle s'assemblent par collage des parois en stratifié mélamine ou des parois en fibres ciment de type NT. La paroi intérieure est en tôle d'acier (galvanisée, émaillée ou inoxydable) ou en tôle d'aluminium. La paroi extérieure peut être constituée soit de produit métallique, organique, en fibres ciment, soit de verre émaillé.

Documents de référence : Avis Technique et Cahier du CSTB N° 3076 d'octobre 1998

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Pour cette application les caractéristiques minimales d'aptitude à l'emploi des isolants utilisés dans les systèmes d'éléments de remplissage sont : I ≥ 3, S ≥ 2, O ≥ 2, L ≥ 4, E ≥ 3.

Mise en œuvre : Les éléments de remplissage doivent être posés conformément aux Avis Techniques et aux Cahiers du CSTB de telle façon que leurs chants soient protégés des intempéries et plus particulièrement de l'humidité.

Les éléments de remplissage sont des produits finis. Toute opération telle découpe et perçage est à exclure. Les éléments doivent être vérifiés et préparés avant mise en œuvre.

Les éléments ne doivent pas faire fonction de bâti pour la façade.

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

Avantages et inconvénients : Les éléments préfabriqués sont adaptés au système de façade légère.

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 0,7 et 3,5 m2.K/W.

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Pr 14

Procédé d'isolation avec contre cloison ou remplissage de lame d'air Description : Ce procédé est constitué d'une paroi qui permet de soutenir la structure, d'un isolant thermique et d'une contre cloison. Cette dernière étant réalisée après avoir inséré l'isolant ou avant. Dans ce dernier cas l'isolant est injecté. Le procédé avec contre cloison mise en œuvre après la pose de l'isolant est du domaine traditionnel (DTU 20.1). Par contre pour les procédés d'isolation injectée, la présence d'une lame d'air dans un mur a normalement pour but de constituer une coupure capillaire. Ces murs ne peuvent être isolés par injection ou insufflation que lorsque leur configuration et leur exposition à la pluie le permet. Les systèmes d'insufflation d'isolant en vrac font l'objet d'Avis Technique. L'isolant en vrac est insufflé dans la lame d'air à l'aide de machine. Les matériaux isolants utilisés sont des copeaux de liège, de polystyrène extrudé, de polystyrène expansé, des granulats de vermiculite, de fibres de cellulose, de verre ou de roche. Les systèmes par injection d'une mousse isolante font l'objet de l'Avis Technique. L'isolant s'obtient par moussage sur chantier de plusieurs composants au moyen d'un pistolet. Ces mousses se polymérisent en place dans les minutes qui suivent l'injection. Les mousses utilisées actuellement sont des mousses de polyuréthanne ou formophénolique. La mousse urée formol a été très utilisée en rénovation dans les années 70-80.

Documents de référence : DTU 20.1 et Avis Technique

Depuis le décret et arrêté du 6 mai 1988 relatifs à l'injection de mousse urée-formol, le domaine d'emploi et les conditions de mise en œuvre sont limités. Les épaisseurs d'isolant peuvent varier de 30 à 120 mm.

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Pour cette application les caractéristiques minimales d'aptitude à l'emploi des isolants utilisés dans les systèmes de contre cloison sont : I1, S1, O2, L2, E2/E3.

Mise en œuvre : Le système d'isolation par injection doit suivre scrupuleusement les procédures de mise en œuvre définies dans les Avis Techniques.

éviter les apports trop importants d'eau. Dans les zones très froides une barrière de vapeur de perméance très faible est nécessaire sur la face intérieure.

Il faut veiller aux risques de condensation. Pour s'affranchir de ce risque, il faut placer, dans certains cas, un pare vapeur et

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 0,5 et 3,5 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : Le procédé d'isolation par contre cloison permet d’obtenir une inertie plus importante que le système de doublage classique.

Les systèmes par remplissage sont adaptés pour les doubles murs existants et pour une isolation complémentaire. Ils sont plutôt destinés à la réhabilitation.

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Pr 15

Procédé d'isolation par complexes de doublage ou complexes isolants Description : Dans ce procédé d'isolation par complexes dits aussi "doublage", l'isolant et son parement sont posés en une seule opération. Un complexe est constitué d'un isolant collé sur une plaque de plâtre, revêtue éventuellement en sous-face d'un pare vapeur. Ce procédé fait l'objet soit d'un Avis Technique soit de la norme avec suivi et marquage. Les isolants utilisés sont, dans la plupart des cas, des panneaux en polystyrène expansé, extrudé, polyuréthanne, ou laine minérale de forte densité. Les parements peuvent être de différentes nature. Les plaques de plâtre cartonnées en épaisseur de 10 ou 13 mm sont les plus utilisées ensuite les panneaux de particules ou de contreplaqué. Les complexes du marché ont les dimensions suivantes : - longueur de 2 à 3,6 m, - largeur de 1,2 m, - épaisseur de 30 à 130 mm.

Documents de référence : DTU XX.2 et XX.3

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Pour les produits certifiés par l'ACERMI les caractéristiques minimales pour cet emploi sont : I1, S2, O2, L3, E2 ou E3.

Le niveau S2 conditionne la stabilité dimensionnelle en fonction du module d'élasticité transversale afin d'éviter une flèche importante du complexe par retrait ou gonflement de l'isolant. Le niveau L3 assure une cohésion minimale de l'isolant.

Mise en œuvre : Si le mur est sec et sain, et présente une surface plane, l'isolation peut se faire par collage de complexes. Les murs anciens doivent être exempts de toutes traces d'humidité, sains et ne sonnant pas creux. Dans le cas contraire, mur humide ou non plan, il est préférable d'isoler par un autre moyen. Les murs sont décapés par ponçage ou brûlage des revêtements (papier-peint, peinture,...) lorsque la colle est appliquée sur le complexe, ou au gabarit à l'endroit des plots ou bandes lorsque la colle est appliquée directement sur le mur.

Les complexes sont appliqués sur le mur en frappant à plat sur toute la surface à l'aide d'une règle. La liaison, entre deux plaques de complexe, est réalisée à l'aide d'un enduit associé à une bande de joint en papier kraft. Enduit et bande font l'objet de certificats du CSTB. Dans les pièces humides (salles de bains, cuisines,...), des solutions adaptées sont à prévoir en fonction du risque d'humidification.

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 0,6 et 4,3 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : L'isolation par l'intérieur permet une mise en œuvre simple et rapide.

Par contre, les ponts thermiques sont nombreux et l'inertie est faible. Le gros œuvre subit l'ensemble des fluctuations de température.

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Pr 16

Procédé d'isolation par panneaux de façade en bardages rapportés Description : Les systèmes de bardages rapportés sont : - soit traditionnels, à ossature bois ou métallique et parement en matériau traditionnel (ardoises, tuiles, écailles, céramique, bois, zinc, aluminium laqué, pierre naturelle, … - soit non traditionnels, du fait de l'isolant, de l'ossature, du parement ou de la conception. Ces systèmes peuvent faire l'objet d'Avis Technique. Le parement peut être constitué selon le cas de petits éléments ou écailles, de clins ou de lames, de plaques de grandes dimensions, ou encore d'enduits hydrauliques projetés sur grillage métallique. Parmi les matériaux, utilisés en bardages non traditionnels, figurent notamment les PVC extrudés pleins ou alvéolaires, les mortiers de polyester ou acryliques, les mortiers de ciment armés de fibre de verre, les stratifiés mélaminés à base de cellulose, les sandwiches à parement aluminium ou acier, les enduits hydrauliques armés, les pierres naturelles hors DTU 55.2 ou reconstituées. Ces bardages non traditionnels sous Avis Technique ont un classement reVETIR (voir cahier du CSTB N° 2929 de décembre 1996). Les isolants utilisés sont, en général, constitués de laine minérale, ils ont entre 30 et 200 mm d'épaisseur.

Documents de référence : Reef spécialisé " Mur manteau " volume 1 et 2, Cahier du CSTB N°1661, Classement reVETIR et les Avis Technique

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Pour les produits isolants certifiés par l'ACERMI les caractéristiques minimales pour cet emploi sont : I1, S1, O2, L2, E1.

Le niveau O2 est spécifié pour limiter l'absorption d'eau et le niveau L2 définit les panneaux semi-rigides.

Mise en œuvre : Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règles d'exécution indiquées dans les Avis Technique et les cahiers du CSTB N° 2545, 2929, 3491 et 1661 traitant des ossatures support (bois et métal).

Les montants (chevrons bois ou profilés métalliques) verticaux sont fixés par des équerres ancrées dans le gros œuvre support. L'ancrage est réalisé par des chevilles adaptées à la nature de la paroi support. Le type et la densité de chevilles doivent prendre en compte le poids propre du bardage et des efforts maximaux dus au vent.

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 0,7 et 5,0 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : Ce système permet d'éviter les ponts thermiques comme les autres systèmes d'isolation thermique par l'extérieur s'il est bien conçu. Ce procédé a une bonne durabilité.

Certains bardages sont sensibles aux chocs de petits corps durs qui provoquent rupture ou marque.

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Pr 17

Procédé d'isolation par enduits minces ou épais sur isolants Description : Ce procédé d'isolation est une isolation dite par l'extérieur. Un isolant thermique est collé ou fixé mécaniquement par profilés ou chevilles sur une paroi support. L'isolant est recouvert ensuite d'un enduit mince (organique) ou épais (hydraulique) armé d'un treillis, le tout est ensuite recouvert d'un revêtement de finition. Ce procédé est du domaine de l’Avis Technique. Les isolants utilisés sont, dans la plupart des cas, des panneaux en polystyrène expansé. Parfois la laine minérale peut être utilisée en forte densité. Les enduits minces sont composés d'un sous enduit dans lequel est marouflée une armature en fibre de verre protégée contre l'alcalinité du ciment. Un revêtement fait office d'enduit de finition. Les parties exposées aux chocs sont renforcées par une armature supplémentaire. Les enduits épais (de 10 à 30 mm d'épaisseur), sont à base de liants hydrauliques renforcés par une armature métallique, en verre de Kevlar; ou en fibres de verre incorporées dans le mortier. Les isolants utilisés dans ce procédé ont pour dimensions : - longueur de 0,5 à 1,2 m, - largeur de 0,5 à 0,6 m, - épaisseur de 40 à 120 mm.

Documents de référence : Cahier des prescriptions techniques Cahier du CSTB N°3035 d'Avril 1998 et Avis Techniques

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Pour les produits isolants certifiés par l'ACERMI les caractéristiques minimales pour cet emploi sont : ≥I2, S4, O3, L4, ≥E2. Le niveau S4 conditionne la stabilité dimensionnelle du produit afin de limiter les contraintes et ainsi les fissurations de l'enduit. Le niveau O3 est spécifié pour éviter des transferts d'eau liquide

d'un côté à l'autre de l'isolant afin de ne pas détériorer le mur support. Enfin le niveau L4 permet au procédé d'avoir une tenue mécanique suffisante pour supporter les efforts extérieurs.

Mise en œuvre : Ces systèmes doivent être mis en œuvre par des entreprises expérimentées en respectant le cahier des prescriptions techniques du cahier du CSTB N° 3035 et des préconisations décrites dans les Avis Techniques notamment en ce qui concerne :

- la préparation du support (décapage éventuel, ...), - la mise en œuvre (conditions atmosphériques, respect des temps de séchage des enduits, des épaisseurs et des quantités d'enduit appliquées, ...).

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 1,0 et 3,5 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : L'isolation par l'extérieur permet - de réduire les variations de température inter saisonniers dans le gros œuvre, - de réduire la plupart des ponts thermiques d'un bâtiment,

- d'augmenter l'inertie thermique, - de limiter les mouvements différentiels et les contraintes d'origine hygrothermique. Par contre, la mise en œuvre doit être effectuée par des entreprises expérimentées.

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Pr 18

Procédé d'isolation par vêtures Description : Ces systèmes possèdent un parement manufacturé en usine et ne comportent pas nécessairement de lame d'air ventilée, ni d'ossature. Ils font l'objet d'Avis Technique. Une vêture est constituée d'un isolant et d'un parement de dimensions similaires, posés en une seule fois sur le mur, en général, par fixation mécanique. Le parement manufacturé peut être en aluminium, en acier, en PVC, en mortier de résine armé de fibre de verre, ou chargé en granulat de pierre, de plaquettes de terre cuite ou de pierre. Les dimensions des éléments varient de 200 à 3000 mm pour la largeur et la hauteur. Les isolants utilisés sont en général des polystyrènes expansés ou extrudés ayant entre 30 et 120 mm d'épaisseur. Ces systèmes font l'objet du classement reVETIR (voir cahier du CSTB N° 2929 de décembre 1996).

Documents de référence : Avis Technique

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Les caractéristiques, des isolants utilisés, nécessaires à l'application, sont définies dans chaque Avis Tecnique.

Mise en œuvre : L'isolant thermique est posé par collage ou fixé mécaniquement, puis le parement est fixé mécaniquement au mur au travers de l'isolant, en général par vis chevillées ou clous chevillés.

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 0,8 et 4,5 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : Ces systèmes présentent en général une bonne durabilité, peu de risques d'aléas de chantier, une pose rapide et pas ou peu d'entretien.

Ces systèmes permettent d'éviter les ponts thermiques comme les autres systèmes d'isolation thermique par l'extérieur s'ils sont bien conçus.

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Pr 19

Procédé d'isolation de toiture par la méthode "sarking" Description : Ce procédé d'isolation thermique de toitures en pente par l'extérieur consiste à mettre en place sur une charpente un parement formant plafond, une isolation thermique en continu, un réseau de contre bois, un support de couverture et la couverture. Les isolants utilisés sont en polystyrène extrudé de 30 à 120 mm d'épaisseur. Ce système est du domaine de l'Avis Technique.

Documents de référence : DTU 40.11 à 40.45 et Avis Technique Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : La caractéristique principale demandée à l'isolant est une bonne tenue des caractéristiques mécaniques dans le temps et notamment le fluage à long terme car le produit supporte le poids de la toiture.

Mise en œuvre : La charpente est constituée de pannes et de chevrons de 60 mm de largeur minimale. Le plafond est fixé sur les chevrons suivant les DTU correspondants.

Enfin les supports et la couverture sont posés suivant les prescriptions des DTU de la série des 40 ou suivant les Avis Techniques des couvertures non traditionnelles.

L'isolant est posé en décalé. Les premiers panneaux sont bloqués en bas de la pente par des cales. Les contre bois sont cloués à travers l'isolant (veiller à l'enfoncement minimal des clous sur les chevrons).

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entreentre 1,0 et 5,0 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : Ce système permet d'assurer une isolation thermique continue sans pont thermique, de contribuer à l'étanchéité à l'air, de protéger la charpente thermiquement et contre l'humidité.

Ce système permet de gagner du volume sous les combles. Il faut veiller à la bonne fixation de l'ensemble.

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Pr 20

Procédé d'isolation des rampants de toiture Description : Ce procédé d'isolation thermique de toitures en pente est destiné à isoler les combles aménagés. Il ne faut pas isoler les rampants d'un comble perdu non chauffé. L'isolation peut être réalisée entre chevrons ou fermettes ou sous les chevrons et fermettes en une ou plusieurs couches d'isolant. Différents systèmes de fixation existent. De nombreux types de produit isolant peuvent être utilisés, rouleaux de laine minérale, panneaux rigides ou semirigides, plaques de polystyrène, d'extrudé ou de polyuréthanne. Les épaisseurs d'isolants rencontrées vont de 50 à 200 mm.

Documents de référence : DTU 40.11 à 40.45

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Pour les produits manufacturés certifiés par l'ACERMI, les caractéristiques minimales pour cet emploi sont : I1, S1, O1, L1.

Il est recommandé de mettre un pare vapeur en sous face de l'isolant.

Mise en œuvre : Les rouleaux de laine de verre associés à un pare vapeur se posent par embrochage sur des suspentes vissées sur les chevrons. Des lattes de bois ou des profilés métalliques viennent se fixer sur les suspentes pour poser le revêtement de finition. L'isolation, entre chevrons ou fermettes, est réalisée au moyen de feutres de laine minérale, munis de languettes, et agrafés sur les chevrons. Le parement intérieur est ensuite fixé aux chevrons.

Il faut absolument ménager une lame d'air sous les liteaux ou support de couverture de 2 à 4 cm selon le cas (voir DTU 40.11 à 40.45). L'isolation n'est utile que si la paroi obtenue est étanche à l'air ; pour ce faire, on utilisera des feutres de largeur adaptée aux ossatures.

Caractéristique thermique : PLe coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 1,2 et 6,5 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : Ce système est le plus usité pour la maison individuelle. La pose de l'isolant est facile. Il faut veiller à la bonne étanchéité à l'air, à la bonne ventilation de la couverture et il faut s'affranchir des transferts de vapeur d'eau.

Pour l'isolation entre chevrons, la caractéristique thermique doit tenir compte des ponts thermiques créés par les chevrons.

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Pr 21

Procédé d'isolation par éléments industriels supports de couverture Description : Pour ce type de procédé il existe des panneaux sandwiches, des caissons chevronnés et des panneaux isolants à supports incorporés. Ce sont des produits manufacturés qui permettent une diminution des tâches lors de la mise en œuvre sur chantier. Ces éléments intègrent le plafond et les chevrons ou les supports de couverture. Après fixation des panneaux il n'y a plus qu'à poser les liteaux et la couverture. Tous ces éléments font l'objet d'Avis Technique. Les types d'isolant que l'on rencontre sont des plaques de polystyrène, d'extrudé ou de polyuréthanne. Les caissons chevronnés et les panneaux sandwiches comprennent une sous face en contre plaqué, en panneau de particules, en plaque de plâtre ou du lambris. Les dimensions rencontrées sont de 0,6 m de largeur par des longueurs pouvant atteindre 8 m. Les épaisseurs d'isolants rencontrées vont de 50 à 200 mm.

Documents de référence : Avis Technique et DTU 40.11 à 40.45

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Les caractéristiques demandées aux isolants dépendent de la configuration du procédé et des charges supportées par l'isolant.

Mise en œuvre : Les panneaux sont, en général, livrés aux dimensions de la toiture. Les panneaux sont fixés suivant les indications décrites dans l'Avis Technique correspondant. Puis les liteaux sont cloués pour poser la couverture. La lame d'air de ventilation de la toiture est assurée en général directement par les panneaux.

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 1,5 et 8,0 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : Ce système permet de limiter les interventions sur le chantier et la pose de l'isolation est rapide.

Il faut veiller à la bonne étanchéité à l'air, à la bonne ventilation de la couverture et il faut s'affranchir des transferts de vapeur d'eau.

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Pr 22

Procédé d'isolation sous étanchéité de toitures terrasses Description : Une toiture terrasse est une toiture lourde en béton armé ou à base de poutrelles et entrevous. L'ensemble des travaux doit être conçu et réalisé conformément au DTU 43. Sa mise en œuvre est délicate et nécessite l'intervention d'une entreprise spécialisée. L'isolation est réalisée par des panneaux isolants posés en une ou deux couches, qui servent de support continu, sur lequel est appliqué le revêtement d'étanchéité. Le procédé d’isolation doit faire l'objet d'un Avis Technique. L'étanchéité est soit traditionnelle (DTU 43), soit visée par l'Avis Technique. L'isolant le plus employé est le polyuréthanne. Mais on peut rencontrer des panneaux de laine de roche, de polystyrène, de verre cellulaire. Ces panneaux font en général 0,3 à 1,2 m de largeur et entre 0,6 et 1,2 m de longueur. Les épaisseurs d'isolants rencontrées vont de 50 à 200 mm.

Documents de référence : Avis Technique et DTU 43

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Les caractéristiques demandées aux isolants dépendent de la configuration du procédé et des charges supportées par l'isolant. La stabilité dimensionnelle est une caractéristique

importante pour la durabilité du système. La résistance au poinçonnement est un critère de choix de l'isolant.

Mise en œuvre : Sur la dalle de toiture une barrière de vapeur est posée, puis l'isolant, ensuite l'étanchéité est appliquée et enfin une protection est ajoutée. Le choix de l'isolant est fonction des sollicitations dues, notamment, à l'utilisation de la toiture (inaccessible, technique, accessible ou destinée à un usage en terrasse jardin), de la nature de l'élément porteur et de la nature de l'étanchéité.

Il faut veiller à la hauteur des relevés d'étanchéité sur les reliefs. Pour les toitures accessibles, une protection lourde doit être réalisée (DTU 43), et pour les toitures terrasses jardins des dispositions particulières sont à prendre (voir Avis Technique).

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

Avantages et inconvénients : Ce système doit être réalisé par une entreprise spécialisée. Un pont thermique important subsiste en général au niveau de l'acrotère.

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 1,3 et 5,0 m2.K/W.

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Pr 23

Procédé d'isolation sur étanchéité de toitures terrasses Description : L'ensemble des travaux doit être conçu et réalisé conformément au DTU 43. Sa mise en œuvre est délicate et nécessite l'intervention d'une entreprise spécialisée. L'isolant est posé directement sur l'étanchéité. Une protection lourde (gravillons ou dallettes) est posée sur l'isolant. L'isolant est directement en contact avec l'eau de pluie. Le système doit faire l'objet d'un Avis Technique. L'étanchéité est soit traditionnelle (DTU 43), soit visée par l'Avis Technique. L'isolant le plus employé est le polystyrène extrudé. Ces panneaux font en général 0,5 à 0,6 m de largeur et entre 0,6 et 1,2 m de longueur. Les épaisseurs d'isolants rencontrées vont de 50 à 140 mm.

Documents de référence : Avis Technique et DTU 43

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Les caractéristiques demandées aux isolants dépendent de la configuration du procédé et des charges supportées par l'isolant. La stabilité dimensionnelle et l’absorption d’eau sont

des caractéristiques importantes pour la durabilité du système. La résistance au poinçonnement est un critère de choix de l'isolant.

Mise en œuvre : Sur la dalle de toiture une barrière de vapeur est posée, puis l'étanchéité est appliquée, ensuite l'isolant est posé et enfin une protection lourde est ajoutée. Le choix de l'isolant est fonction des sollicitations dues, notamment, à l'utilisation de la toiture (inaccessible, technique, accessible), de la nature de l'élément porteur.

Il faut veiller à la hauteur des relevés d'étanchéité sur les reliefs qui doivent tenir compte de l'épaisseur de l'isolant. Pour les toitures accessibles, une protection adaptée doit être réalisée (DTU 43).

Caractéristique thermique : Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

Avantages et inconvénients : Ce système doit être réalisé par une entreprise spécialisée. Un pont thermique important subsiste en général au niveau de l'acrotère.

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 1,5 et 5,0 m2.K/W.

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Pr 24

Procédé d’isolation de toitures terrasses par projection de mousse polyuréthanne Description : Le procédé consiste à projeter sur la toiture les constituants d'un polyuréthanne alvéolaire rigide. L'expansion in situ conduit à un revêtement adhérent continu, simultanément étanche et isolant. Le procédé comporte une protection contre la lumière par épiderme mince. Cette technique doit être mise en œuvre strictement comme spécifié dans l'Avis Technique. Elle ne s'emploie que sur terrasses non accessibles ou techniques. L'ensemble des travaux doit être conçu et réalisé conformément au DTU 43. Sa mise en œuvre est délicate et nécessite l'intervention d'une entreprise spécialisée. Les épaisseurs d'isolants rencontrées vont de 40 à 60 mm.

Documents de référence : Avis Technique et DTU 43 Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Les caractéristiques demandées à l’isolant sont spécifiques et dépendent de la configuration du procédé.

Mise en œuvre : La mise en œuvre présente une grande souplesse d'adaptation, mais : - relève d'une double compétence d'étancheur et de projecteur, - requiert une préparation rigoureuse des supports,

- ne s'applique que sous certaines conditions atmosphériques, et nécessite un matériel de projection adapté. Il faut veiller aux relevés d'étanchéité sur les reliefs.

Caractéristique thermique : PLe coefficient de transmission surfacique U de ce procédé est fonction de la résistance thermique de la paroi en partie courante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse, dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurels dégradent la résistance thermique en partie courante de la

Avantages et inconvénients : Ce système doit être réalisé par une entreprise spécialisée. Un pont thermique important subsiste en général au niveau de l'acrotère.

paroi, leur mode de calcul sont donnés dans les règles Th-U, fascicule "parois opaques". La résistance thermique en partie courante de l’isolant (sans effet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce système est comprise entre 1,3 et 2,0 m2.K/W.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés

Pr 25

Constructions modulaires à ossature bois Description : Cette construction légère à ossature porteuse en bois est formée d'éléments modulaires tridimensionnels, entièrement fabriqués en usine. L'assemblage de ces éléments permet de réaliser des constructions modulaires à rez-de-chaussée ou à un étage. L'ossature principale est formée de poutres ou poteaux en bois. Des panneaux en bois sont fixés à l'ossature principale une âme isolante et un pare vapeur étant insérés entre ces deux panneaux préalablement. Ensuite des revêtements intérieur et extérieur sont appliqués sur l’ossature en bois.

Documents de référence : Avis Technique et DTU 31.2

Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application : Pour cette application les caractéristiques minimales d'aptitude à l'emploi des isolants utilisés sont : I1, S1, O2, L2, E2/E3.

Mise en œuvre : L'assemblage de chaque élément est réalisé en usine. Les éléments murs et planchers sont préalablement assemblés en usine. La construction est érigée sur un soubassement maçonnerie formant vide sanitaire ou sous-sol ou sur plots béton.

Les modules sont posés et éventuellement ancrés sur le soubassement. Sont réalisés les liaisons horizontales entre modules, puis les liaisons entre planchers, les habillages des baies et enfin les joints entre modules.

Caractéristique thermique : Pour répondre à la réglementation en vigueur et à la RT2000 le procédé est adapté. Il suffit de prendre des épaisseurs d'isolant suffisants pour atteindre la résistance thermique nécessaire au respect de la réglementation.

Les résistances thermiques obtenues avec ce système sont comprises entre 1,0 et 6,0 m2.K/W.

Avantages et inconvénients : Les modules sont entièrement fabriqués et montés en usine ce qui limite les opérations sur le chantier. La mise en œuvre nécessite des remorques spéciales et un matériel de manutention spécifique.

Il faut soigner la mise en œuvre du pare vapeur, des liaisons et des joints entre modules.

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 5. Fiches Isolants

5. Fiches isolants

FICHE I1 Laine de roche (MW) FICHE I2

Laine de verre (MW)

FICHE I3

Polystyrène expansé moule en bloc ou en continu

FICHE I4

Polystyrène extrudé

FICHE I5

Mousse de polyuréthanne et mousse phénolique

FICHE I6

Verre cellulaire (CG)

FICHE I7

Liège expansé pur (ECB)

FICHE I8

Fibres de bois (WF) ou de cellulose

FICHE I9

Perlite (EPB) et vermiculite

FICHE I10 Béton cellulaire (BCA) FICHE I11 Blocs de terre cuite alvéolaire et bétons allégés FICHE I12 Fibres végétales FICHE I13 Films minces dits "réfléchissants"

51

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

I1

Laine de roche (MW) Description de la fabrication : continu. Ce matelas passe dans un four de polymérisation et c'est dans ce four que l'épaisseur du produit fini est figée. Ensuite le matelas continu est découpé et emballé.

La laine de roche est obtenue à partir de fibre de roche volcanique. Le mélange de matières premières est acheminé vers un four de fusion à environ 1400 °C. Les fibres sont obtenues par centrifugation du mélange en fusion. Ces fibres sont aspergées de liant en tombant sur un tapis roulant pour former un matelas

Les produits en vrac sont de plus en plus issus de fabrications spécifiques. Les fibres ne reçoivent pas de liant et sont récupérées directement pour les ensacher.

Présentation et conditionnement : Les produits en laine de roche se présentent soit sous forme de panneaux, rouleaux ou en vrac.

Le conditionnement est soit en paquets, en rouleaux ou en sachets. Les paquets et rouleaux peuvent être rassemblés sur une palette.

Caractéristiques thermiques : Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produits sont indiquées soit dans le Règles Th-Bât, sauf pour les produits en vrac, soit dans les certificats délivrés par l'ACERMI.

Laine de roche variation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique

Les résultats de mesure de conductivités thermiques obtenues dans le cadre de la certification ACERMI sont donnés ci-contre.

Caractéristiques d’aptitude à l’emploi : Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplir ces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques à l'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent être comparées aux caractéristiques propres au produit qui sont indiquées dans le certificat ACERMI.

CARACTÉRISTIQUES

Masse volumique en kg/m

3

18 à 25 25 à 35 35 à 45 45 à 60 60 à 100 100 à 140 140 à 220

Le niveau de perméance à la vapeur d'eau (E) de ces produits est obtenu en ajoutant au produit un revêtement plus ou moins étanche aux transferts de vapeur d'Eau.

Conductivité thermique en W/(m.K)

I

S

O

L

E

0,047 - 0,035 0,041 - 0,034 0,038 - 0,033 0,038 - 0,032 0,039 - 0,032 0,041 -0,032 0,045 - 0,034

1 1 1 1 1 1-3 1-3

4 4 4 4 4 4 4

1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2

1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2

1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 1-5

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

Santé et environnement : A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemment mentionnés

B - Solutions innovantes et modes de gestion des impacts environnementaux :

• Gestion des déchets - les déchets de fabrication sont recyclés dans le procédé (fusion). - les déchets de mise en œuvre en quantités dispersées sont généralement mis en décharge de classe III (code : 17.06.02.01). - la dépose sélective et le tri sont difficiles. Les déchets en mélange avec d'autres matériaux sont stockés en décharge de classe III (code : 17.07.01.02). • Impacts sanitaires - la manipulation de ces produits peut entraîner des irritations des voies respiratoires, de la peau et des yeux. - les fibres de roche provoquent des fibroses pulmonaires chez l'animal d'expérience aux forts taux d'exposition. - un dégagement de formaldéhyde est possible lors d'une première élévation de température au-dessus de 200°C (incendie). • Confort - ces fibres minérales sont rêches au toucher. • Références : - FILMM - Laines minérales et Santé - Livre blanc - Novembre 1997 - INRS - Fibres minérales artificielles et amiante - Rapport du Groupe Scientifique pour la surveillance des atmosphères de travail (G2SAT)DMT 69 TE 46 (1997) - INRS - Matériaux Isolants formés de fibres minérales artificielles - Cahiers de Notes documentaires n° 150 (1993) - INSERM - Rapport expertise collective (synthèse) : effet sur la santé des fibres de substitution à l'amiante - Établi pour le Ministère de l'Emploi et de la Solidarité - Paris (1998)

• Informer du risque - les précautions d'utilisation sont indiquées dans les brochures d'information et sur des pictogrammes sur les emballages des produits. • Diminuer le risque d'apparitions - l'utilisation de laines sans liant dont les fibres sont fixées mécaniquement est possible. - l'utilisation de liant sans formaldéhyde est possible. - l'introduction d'agents inhibiteurs de poussière (huile) est possible. • Diminuer le risque d'exposition - l'utilisation de laine préemballée est possible. - une technique de pose avec encapsulage évite le contact direct avec les fibres. - ue port d'équipement de protection individuelle (masque, lunettes, gants) évite les irritations lors des manipulations. • Diminuer les conséquences - l'utilisation de produits sans découpe et la collecte et reprise des chutes de pose par le fabricant favorisent la gestion des déchets. - de nouvelles fibres de dimensions et compositions différentes sont proposées.

Utilisations : Les produits en laines de roche peuvent se rencontrer dans les planchers sur terre plein, dans les planchers sur locaux non chauffés, dans les planchers de combles, dans les panneaux de façade (éléments porteurs), dans les procédés d'isolation par l'intérieur (isolant avec contre-cloison, complexe isolant et remplissage de lame d'air), dans les procédés d'isolation par l'extérieur (bardage rapporté, enduits sur isolant, vêtures,), dans les isolations de rampant de toiture, dans les éléments industrialisés isolants de toiture et dans l'isolation sous étanchéité.

Les utilisations les plus importantes sont : - l'isolation des toitures et combles perdus et des rampants de toitures, - les complexes de doublage. Dimensions courantes des panneaux: - longueur : 1 à 2,5 m, - largeur : 0,3 à 1,2 m, - épaisseur : 20 à 220 mm.

Évolution de ces dernières années : Les fabricants de produit en laine de roche ont, à partir des contrôles de production, amélioré leurs produits pour que ceux-ci correspondent mieux aux applications auxquelles ils sont destinés. Une grande partie des produits du marché français sont maintenant certifiés par l'ACERMI. Certaines unités de production

Évolution à venir : Les produits sont sans cesse améliorés pour coller à l'application à laquelle ils sont destinés. Les fabricants sont aussi vigilants à l'évolution européenne dans le cadre de la normalisation et de la certification.

ont également des certifications d'entreprise ISO 9000 D'autres part, les fabricants ont mis au point des produits dits "biosolubles" pour limiter les risques de ces fibres sur la santé. Ce sont des produits dont la nature chimique des fibres a changé.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

I2

Laine de verre (MW) Description de la fabrication : La laine de verre est obtenue à partir de silice. Le mélange de matières premières est acheminé vers un four de fusion à environ 1100 °C. Les fibres sont obtenues par centrifugation du mélange en fusion. Ces fibres sont aspergées de liant en tombant sur un tapis roulant pour former un matelas continu. Ce matelas passe dans un four de polymérisation et c'est dans ce four que l'épaisseur du produit fini est figée. Ensuite le matelas continu est découpé et emballé.

Les produits en vrac sont de plus en plus issus de fabrications spécifiques. Les fibres ne reçoivent pas de liant et sont récupérées directement pour les ensacher.

Présentation et conditionnement : Les produits en laine de verre se présentent soit sous forme de panneaux, rouleaux ou en vrac.

Le conditionnement est soit en paquets, en rouleaux ou en sachets. Les paquets et rouleaux peuvent être rassemblés sur une palette.

Caractéristiques thermiques : Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produits sont indiquées soit dans le Règles Th-Bât, sauf pour les produits en vrac, soit dans les certificats délivrés par l'ACERMI.

Laine de verre variation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique

Les résultats de mesure de conductivités thermiques obtenues dans le cadre de la certification ACERMI sont donnés cicontre.

Caractéristiques d’aptitude à l’emploi : Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplir ces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques à l'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent être comparées aux caractéristiques propres au produit qui sont indiquées dans le certificat ACERMI.

Le niveau de perméance à la vapeur d'eau (E) de ces produits est obtenu en ajoutant au produit un revêtement plus ou moins étanche aux transferts de vapeur d'eau.

CARACTÉRISTIQUES Masse volumique en kg/m3

Conductivité thermique en W/(m.K)

I

S

O

L

E

7 à 10 10 à 13 13 à 18 18 à 25 25 à 45 45 à 65 65 à 150

0,056 - 0,038 0,053 - 0,036 0,048 - 0,032 0,043 - 0,031 0,036 - 0,030 0,037 -0,030 0,040 - 0,032

1 1 1 1 1 1 1

4 4 4 4 4 4 4

1 1 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2

1 1 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2

1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 1-5

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

Santé et environnement : A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemment mentionnés

B - Solutions innovantes et modes de gestion des impacts environnementaux :

• Gestion des déchets - les déchets de fabrication sont recyclés dans le procédé (fusion). - les déchets de mise en œuvre en quantités dispersées sont généralement mis en décharge de classe III (code 17.06.02.01). - la dépose sélective et le tri sont difficiles. Les déchets en mélange avec d'autres matériaux sont stockés en décharge de classe III (code : 17.07.01.02). • Impacts sanitaires - la manipulation de ces produits peut entraîner des irritations des voies respiratoires, de la peau et des yeux. - un dégagement de formaldéhyde est possible lors d'une première élévation de température au-dessus de 200°C (incendie). • Confort - ces fibres minérales sont rêches ou toucher. • Références - FILMM - Laines minérales et Santé - Livre blanc - Novembre 1997 - INRS - Fibres minérales artificielles et amiante - Rapport du Groupe Scientifique pour la surveillance des atmosphères de travail (G2SAT)DMT 69 TE 46 (1997) - INRS - Matériaux Isolants formés de fibres minérales artificielles - Cahiers de Notes documentaires n° 150 (1993) - INSERM - Rapport expertise collective (synthèse) : effet sur la santé des fibres de substitution à l'amiante - Établi pour le Ministère de l'Emploi et de la Solidarité - Paris (1998) - Applied Chemistry n° 26 - John Wiley (1989) - J.P. HOUDAER - Les principales matières premières verrières - Verre, vol. 4, n° 6, 1998

• Informer du risque - des précautions d'utilisation sont indiquées dans les brochures d'information et sur des pictogrammes sur les emballages des produits. • Diminuer le risque d'apparition - l'utilisation de laines sans liant dont les fibres sont fixées mécaniquement est possible. - l'utilisation de liant sans formaldéhyde est possible. - l'introduction d'agents inhibiteurs de poussière (huile) est possible. • Diminuer le risque d'exposition - l'utilisation de laine préemballée est possible. - une technique de pose avec encapsulage (emballage) évite le contact direct avec les fibres. - le port d'équipement de protection individuelle (masque, lunettes, gants) évite les irritations lors des manipulations. • Diminuer les conséquences - l'utilisation de produits sans découpe et la collecte et reprise des chutes de pose par le fabricant favorisent la gestion des déchets.

Utilisations : Les produits en laines de verre peuvent se rencontrer dans les planchers sur terre plein, dans les planchers sur locaux non chauffés, dans les planchers de combles, dans les panneaux de façade (éléments porteurs), dans les procédés d'isolation par l'intérieur (isolant avec contre-cloison, complexe isolant et remplissage de lame d'air), dans les procédés d'isolation par l'extérieur (bardage rapporté, enduits sur isolant, vêtures), dans les isolations de rampant de toiture, dans les éléments industrialisés isolants de toiture et dans l'isolation sous étanchéité.

Les utilisations les plus importantes sont : - l'isolation des toitures et combles perdus et des rampants de toitures, - les complexes de doublage. Dimensions courantes des panneaux: - longueur : 1 à 10 m, - largeur : 0,3 à 1,2 m, - épaisseur : 20 à 260 mm.

Évolution de ces dernières années : Les fabricants de produit en laine de verre ont, à partir des contrôles de production, amélioré leurs produits pour que ceux-ci correspondent mieux aux applications auxquelles ils sont destinés. Une grande partie des produits du marché français sont maintenant certifiés par l'ACERMI. Certaines unités de production ont également des certifications d'entreprise ISO 9000 D'autres

Évolution à venir : Les produits sont sans cesse améliorés pour coller à l'application à laquelle ils sont destinés. Les fabricants sont aussi vigilants à l'évolution européenne dans le cadre de la normalisation et de la certification.

part, les fabricants ont mis au point des produits dits "biosolubles" pour limiter les risques de ces fibres sur la santé. Ce sont des produits dont la nature chimique des fibres a changé. Des produits entièrement revêtus, afin d'éviter toutes irritations lors de la pose, sont disponibles sur le marché.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

I3

Polystyrène expansé moule en bloc ou en continu Description de la fabrication : Le polystyrène expansé moulé est obtenu par expansion de bille de styrène renfermant du pentane. Ces billes sont ensuite collées entre elles par thermofusion pour former des blocs ou des panneaux. Ces blocs ou panneaux sont ensuite découpés pour obtenir le produit que l'on rencontre sur le marché.

Présentation et conditionnement : Les produits en polystyrène expansé se présentent sous forme de plaques. Ces plaques sont conditionnés en paquets. Les paquets peuvent être rassemblés sur une palette.

Caractéristiques thermiques : Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produits sont indiquées soit dans les Règles Th-Bât soit dans les certificats délivrés par l'ACERMI.

Polystyrène expansé moulé en blocs ou en continu variation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique

Les conductivités thermiques obtenues par mesure dans le cadre de la certification ACERMI sont données cicontre.

Caractéristiques d’aptitude à l’emploi : Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplir ces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques à l'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le

procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent être comparées aux caractéristiques propres au produit qui sont indiquées dans le certificat ACERMI. CARACTÉRISTIQUES

Masse volumique en kg/m3

Conductivité thermique en W/(m.K)

I

S

O

L

E

>10 10 à 13 13 à 15 15 à 19 19 à 24 24 à 30

0,055 - 0,045 0,050 - 0,037 0,047 - 0,035 0,044 - 0,033 0,040 - 0,032 0,037 - 0,032

1-2 1-2 2-3 2-4 2-5 3-5

1-4 1-4 1-4 1-4 1-4 1-4

1-2 2 2-3 2-3 2-3 2-3

2 2-3 2-3 2-4 2-4 2-4

1-3 2-3 2-3 2-3 2-3 2-3

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

Santé et environnement : A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemment mentionnés

B - Solutions innovantes et modes de gestion des impacts environnementaux

• Gestion des déchets - les déchets de fabrication sont recyclés dans le procédé. - les déchets de mise en œuvre sont mis en décharge ou incinérés. - la dépose sélective de plaques de plâtre collées à l'isolant entraîne une difficulté du tri des matériaux. • Impacts sanitaires - aucun impact sanitaire n'est à signaler, excepté les poussières qui sont produites à la découpe des panneaux. - en cas d'incendie, des émissions gazeuses peuvent apparaître du polystyrène sous forme de CO et de fumées. • Confort - les produits se présentent sous la forme de panneaux rigides faciles à manipuler.

• Informer du risque - il existe un risque d'incendie pour les nuances M4 • Diminuer le risque d'apparition - il est préférable d'utiliser des produits ignifugés et des polystyrènes expansés sans solvant.

Utilisations : Les panneaux de polystyrène expansé peuvent se rencontrer dans les planchers sur terre plein, dans les planchers sur locaux non chauffés, dans les planchers de combles, dans les murs (système à isolation intégrée, système blocs coffrant), dans les panneaux de façade (éléments porteur et bardage industriel), dans les procédés d'isolation par l'intérieur (isolant avec contrecloison, complexe isolant et remplissage de lame d'air), dans les procédés d'isolation par l'extérieur (bardage rapporté, enduits sur isolant, vêtures, bardures et vêtages), dans les isolation de rampant de toiture, dans les éléments industrialisés isolants de toiture, dans l'isolation sous étanchéité et dans l'isolation sur étanchéité.

Les utilisations les plus importantes sont : - les complexes de doublage, - l'isolation intégrée dans les planchers. Dimensions courantes des panneaux: - longueur : 1 à 2,5 m, - largeur : 0,5 à 1,2 m, - épaisseur : 20 à 200 mm.

Évolution de ces dernières années : Les fabricants de polystyrène expansé moulé ont à partir des contrôles de production amélioré leurs produits pour que ceux-ci correspondent mieux aux applications auxquelles ils sont destinés. Une grande partie des produits du marché français sont maintenant certifiés par l'ACERMI. Certaines unités de production ont également des certification d'entreprise ISO 9000

Évolution à venir : Les produits sont sans cesse améliorés pour coller à l'application à laquelle ils sont destinés. Les fabricants sont aussi vigilants à l'évolution européenne dans le cadre de la normalisation et de la certification.

D'autres part, les fabricants ont mis au point des produits dits "acoustiques" ou "élastifiés" pour satisfaire à la réglementation acoustique. Ce sont des produits qui ont été comprimés pour réduire les diamètres des cellules dans le sens de l'épaisseur.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

I4

Polystyrène extrudé Description de la fabrication : Le polystyrène extrudé est obtenu par extrusion de granulés de styrène mélangé avant extrusion à un gaz lourd (HCFC 141b, HCFC 142b, HFA 22, HFA 134a, CO2). Le mélange est réalisé dans le corps de la machine qui ramollit le styrène et pousse le

mélange à travers la buse d'extrusion. Le produit se durcit rapidement, et forme, en quelques secondes, des plaques. Elles sont stabilisées avant découpe.

Présentation et conditionnement : Les produits en polystyrène extrudé se présentent sous forme de plaques. Ces plaques sont conditionnés en paquets. Les paquets peuvent être rassemblés sur une palette.

Caractéristiques thermiques : Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produits sont indiquées soit dans le Règles Th-Bât soit dans les certificats délivrés par l'ACERMI.

Famille de produit - Polystyrène exrudé variation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique

Les conductivités thermiques obtenues par mesure dans le cadre de la certification ACERMI sont données cicontre.

Caractéristiques d’aptitude à l’emploi : Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplir ces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques à l'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le

procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent être comparées aux caractéristiques propres au produit qui sont indiquées dans le certificat ACERMI.

CARACTÉRISTIQUES Masse volumique en kg/m3

Conductivité thermique en W/(m.K)

I

S

O

L

E

25 à 45

0,027 – 0,037

3-5

1-2

2-3

4

2-4

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

Santé et environnement : A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemment mentionnés

B - Solutions innovantes et modes de gestion des impacts environnementaux

• Gestion des déchets - les déchets de fabrication sont recyclés dans le procédé. - les déchets de mise en œuvre sont mis en décharge ou incinérés. - la dépose sélective de plaques de plâtre collées à l'isolant entraîne une difficulté du tri des matériaux. • Impacts sanitaires - aucun impact sanitaire n'est à signaler, excepté les poussières qui sont produites à la découpe des panneaux. - en cas d'incendie, des émissions gazeuses peuvent apparaître du polystyrène sous forme de CO et de fumées. • Confort - les produits se présentent sous la forme de panneaux rigides faciles à manipuler.

• Informer du risque - il existe un risque d'incendie pour les nuances M4 - une émanation de l'agent gonflant peut se produire à la découpe du panneau pour certaines variantes de polystyrène extrudé. • Diminuer le risque d'apparition - il est préférable d'utiliser des produits ignifugés

Utilisations : Les panneaux de polystyrène extrudé peuvent se rencontrer dans les planchers sur terre plein, dans les planchers sur locaux non chauffés, dans les planchers de combles, dans les murs, dans les procédés d'isolation par l'intérieur (isolant avec contrecloison, complexe isolant et remplissage de lame d'air), dans les procédés d'isolation par l'extérieur (bardage rapporté, enduits sur isolant, vêtures), dans les isolations de rampant de toiture, dans les éléments industrialisés isolants de toiture, dans l'isolation sous étanchéité et dans l'isolation sur étanchéité.

L'utilisation la plus importante est : - l'isolation intégrée dans les planchers. Dimensions courantes des panneaux: - longueur : 1 à 2,5 m, - largeur : 0.5 à 1,2 m, - épaisseur : 20 à 140 mm.

Évolution de ces dernières années : Les fabricants ont du faire face il y a quelques années à la modification des gaz d'expansion. Précédemment le gaz utilisé était le CFC 12 qui permettait d'obtenir une très bonne conductivité thermique. Avec le nouveau gaz employé, le HCFC 142b les performances thermiques ont diminué de l'ordre de 10 %.

Les fabricants de polystyrène extrudé ont à partir des contrôles de production amélioré leurs produits pour que ceux-ci correspondent mieux aux applications auxquelles ils sont destinés. Une grande partie des produits du marché français sont maintenant certifiés par l'ACERMI. Certaines unités de production ont également des certifications d'entreprise ISO 9000.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

I5

Mousse de polyuréthanne et mousse phénolique

Description de la fabrication : Les mousses de polyuréthanne et phénolique sont obtenues à partir d'un polymère (mélange d'isocyanate et de polyol pour le polyuréthanne) et d'un gaz d'expansion. Le polymère est mélangé aux additifs. Ce mélange est acheminé jusqu'à la tête de pulvérisation où le gaz est ajouté. Le gaz utilisé est soit un HCFC 141b, soit un HCFC 142b, soit un pentane.

Le mélange pulvérisé est réparti sur un revêtement. Le mélange s'expanse puis est entraîné vers un four de polymérisation. Ensuite le produit est découpé.

Présentation et conditionnement : Les produits en mousse de polyuréthanne ou phénolique se présentent sous forme de plaques. Ces plaques sont conditionnés en paquets. Les paquets peuvent être rassemblés sur une palette.

Caractéristiques thermiques : Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produits sont indiquées soit dans leS Règles Th-Bât soit dans les certificats délivrés par l'ACERMI.

Les conductivités thermiques obtenues par mesure dans le cadre de la certification ACERMI sont données ci-après.

Famille de produit - Mousse de polyuréthanne variation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique

Caractéristiques d’aptitude à l’emploi : Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplir ces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques à l'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent être

comparées aux caractéristiques propres au produit qui sont indiquées dans le certificat ACERMI ou dans les Avis Technique.

CARACTÉRISTIQUES

Masse volumique en kg/m3

Conductivité thermique en W/(m.K)

I

S

O

L

E

25 à 45

0,.023 – 0,035

1-4

1-2

2-3

4

1-4

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

Santé et environnement : A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemment mentionnés

B - Solutions innovantes et modes de gestion des impacts environnementaux :

• Gestion des déchets - les déchets de fabrication sont recyclés dans le procédé ou servent à la fabrication d'autres produits isolants. - les déchets de mise en œuvre sont mis en décharge ou incinérés. - la dépose sélective de plaques de plâtre collées à l'isolant entraîne une difficulté du tri des matériaux dans le cas d'une collecte en vue du recyclage. • Impacts sanitaires - aucun impact sanitaire n'est à signaler, excepté les poussières qui sont produits à la découpe des panneaux. - en cas d'incendie, il faut penser à une émission possible de fumées et de gaz comme CO et HCN. • Confort - les produits se présentent sous la forme de panneaux rigides faciles à manipuler.

• Informer du risque - il existe un risque d'incendie pour les nuances M4 - une émanation de l'agent gonflant peut se produire à la découpe du panneau pour certaine variante de mousse. - il faut veiller au risque d'allergie aux amines. • Diminuer le risque d'apparition - il est préférable d'utiliser des produits ignifugés M1 ou des mousses expansées au CO2.

Utilisations : Les panneaux de polyuréthanne peuvent se rencontrer dans les planchers sur terre plein, dans les planchers sur locaux non chauffés, dans les planchers de combles, dans les murs, dans les procédés d'isolation par l'intérieur (isolant avec contre cloison, complexe isolant et remplissage de lame d'air), dans les procédés d'isolation par l'extérieur (bardage rapporté, enduits sur isolant, vêtures), dans les isolations de rampant de toiture, dans les éléments industrialisés isolants de toiture, dans l'isolation sous étanchéité et dans l'isolation sur étanchéité.

Les utilisations les plus importantes sont : - l'isolation de toitures terrasses, - l'isolation de toiture. Dimensions courantes des panneaux: - longueur : 1 à 2,5 m, - largeur : 0.5 à 1,2 m, - épaisseur : 20 à 120 mm.

Évolution de ces dernières années : Les fabricants ont du faire face il y a quelques années à la modification des gaz d'expansion. Précédemment le gaz utilisé était le CFC 11 qui permettait d'obtenir une très bonne conductivité thermique. Avec le nouveau gaz employé, le HCFC 142b les performances thermiques ont diminué de l'ordre de 15 %.

Les fabricants de polyuréthanne ont à partir des contrôles de production amélioré leurs produits pour que ceux-ci correspondent mieux aux applications auxquelles ils sont destinés. Une grande partie des produits du marché français sont maintenant certifiés par l'ACERMI. Certaines unités de production ont également des certifications d'entreprise ISO 9000.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

I6

Verre cellulaire (CG)

Description de la fabrication : Le verre cellulaire est obtenu à partir de verre en fusion mélangé à un agent chimique qui permet d'expanser le verre.

A la sortie des fours les produits sont démoulés et découpés aux dimensions définitives.

Le mélange est déposé dans des moules qui sont ensuite stabilisé dans des fours.

Présentation et conditionnement : Les produits en verre cellulaire se présentent sous forme de plaques de petites dimensions.

Le conditionnement est en paquets. Les paquets peuvent être rassemblés sur une palette.

Caractéristiques thermiques : Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produits sont indiquées soit dans les Règles Th-Bât, soit dans les certificats délivrés par l'ACERMI.

Les résultats de mesure de conductivités thermiques obtenues, à l'état sec, dans le cadre de la certification ACERMI, sont donnés ci-après.

Famille de produit - Verre cellulaire variation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique

Caractéristiques d’aptitude à l’emploi : Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplir ces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques à l'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le

procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent être comparées aux caractéristiques propres au produit qui sont indiquées dans le certificat ACERMI.

CARACTÉRISTIQUES Masse volumique en kg/m3

Conductivité thermique en W/(m.K)

I

S

O

L

E

100 à 180

0,035 – 0,055

5

2

3

4

3-5

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

Santé et environnement : A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemment mentionnés • Gestion des déchets - les déchets de fabrication sont vraisemblablement recyclés dans le procédé. - les déchets de mise en œuvre en quantité dispersées s'ils sont assimilés à des déchets de verre devraient être mise en décharge de classe II, s'ils sont assimilés à des déchets inertes, ils peuvent être mis en décharge de classe III. Il en est de même pour les déchets de démolition en mélange. • Impacts sanitaires - l'émission de poussière est possible à la mise en œuvre et lors de la découpe (absence de données). • Confort - les produits se présentent sous la forme de panneaux rigides faciles à manipuler.

B - Solutions innovantes et modes de gestion des impacts environnementaux : - la dépose et le tri sélectif amélioreront la gestion des déchets. - le port d'équipement de protection (masques, lunettes) limitent les effets des poussières éventuelles à la mise en œuvre. - le port de gants est conseillé.

Utilisations : Les produits en verre cellulaire peuvent se rencontrer dans les planchers sur terre plein, dans les planchers sur locaux non chauffés, dans les planchers de combles, dans les procédés d'isolation par l'intérieur et dans l'isolation sous étanchéité. Les utilisations les plus importantes sont : - l'isolation sous étanchéité, - dans les planchers.

Évolution de ces dernières années : Les fabricants de produit en verre cellulaire ont, à partir des contrôles de production, amélioré leurs produits pour que ceux-ci correspondent mieux aux applications auxquelles ils sont destinés. Une grande partie des produits du marché français sont maintenant certifiés par l'ACERMI.

Dimensions courantes des panneaux : - longueur : 0,5 à 1,0m, - largeur : 0,3 à 0,6 m, - épaisseur : 20 à 150 mm.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

I7

Liège expansé pur (ECB)

Description de la fabrication : Le liège expansé pur est obtenu à partir d'écorce de chêne liége. Cette écorce est broyé. Les copeaux sont insérés dans un moule. Par l'effet de la vapeur d'eau et de la température les copeaux subissent une expansion et se collent entre eux grâce à la sève qu'ils renferment.

Ces blocs sont ensuite refroidis et stabilisés. Ils sont ensuite découpés pour former les panneaux que l'on trouve dans le commerce.

Présentation et conditionnement : Les produits en liège expansé pur se présentent soit sous forme de plaques.

Le conditionnement est en paquets. Les paquets peuvent être rassemblés sur une palette.

Caractéristiques thermiques : Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produits sont indiquées soit dans les Règles Th-Bât, sauf pour les produits en vrac, soit dans les certificats délivrés par l'ACERMI.

La conductivité thermique utile est obtenue à partir de la conductivité thermique sèche ci-dessous, multipliée par un facteur compris entre 1,02 et 1,3 en fonction du taux d’umidité.

Les résultats de mesure de conductivités thermiques obtenues, à l'état sec, dans le cadre de la certification ACERMI, sont donnés ci après. Famille de produit - Liège expansé pur variation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique

Caractéristiques d’aptitude à l’emploi : Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplir ces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques à l'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le

procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent être comparées aux caractéristiques propres au produit qui sont indiquées dans le certificat ACERMI.

CARACTÉRISTIQUES

Masse volumique en kg/m3

Conductivité thermique en W/(m.K)

I

S

O

L

E

75 à 175

0,035 – 0,050

2-3

1-2

1-3

2-3

1-3

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

Santé et environnement : A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemment mentionnés • Gestion des déchets - les déchets de fabrication sont vraisemblablement recyclés dans le procédé. - les déchets de mise en œuvre en quantité dispersées sont assimilés à des déchets de bois (code 17020199) et mis en décharge de classe II ou incinérés en centre agréés. Les déchets de démolition en mélange sont stockés en décharge de classe II. • Impacts sanitaires - aucun liant n'étant utilisé aucun impact n'est identifié (absence de données). • Confort - les produits se présentent sous la forme de panneaux souples ou rigides faciles à manipuler.

B - Solutions innovantes et modes de gestion des impacts environnementaux : - l'utilisation de format limitant les découpes, la collecte et le tri des déchets favorisent la gestion des déchets.

Utilisations : Les produits en liège peuvent se rencontrer dans les planchers sur locaux non chauffés, dans les planchers de combles, dans les procédés d'isolation par l'intérieur, dans les isolations de rampant de toiture.

Évolution de ces dernières années : Les fabricants de produit en liège ont, à partir des contrôles de production, amélioré leurs produits pour que ceux-ci correspondent mieux aux applications auxquelles ils sont destinés. Les écorces sont sélectionnées suivant la destination des produits et le parc des chênes liège est géré comme un parc de matières premières.

Les utilisations les plus importantes sont : - l'isolation des toitures et combles perdus et des rampants de toitures. Dimensions courantes des panneaux: - longueur : 1 à 2 m, - largeur : 0,3 à 1,2 m, - épaisseur : 20 à 250 mm.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

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I8

Fibres de bois (WF) ou de cellulose

Description de la fabrication : Le bois est la matière première de ces produits. Le fibres sont réalisées suivant plusieurs principes. Ces fibres sont assemblées et liées entre elles pour former des panneaux qui sont découpés aux dimensions voulues. Elles sont enrobées de produits

destinés à limiter les risques de dégradation à l'eau (moisissures), d'inflammabilité et augmenter leurs durabilités. Ces fibres peuvent être vendues en sac pour l'épandage de produit en vrac.

Présentation et conditionnement : Les produits en fibres de bois ou de cellulose se présentent sous forme de plaques ou en vrac. Ces produits sont

conditionnés en paquets ou en sachets. Les paquets ou sachets peuvent être rassemblés sur une palette.

Caractéristiques thermiques : Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produits sont indiquées soit dans les Règles Th-Bât soit dans les certificats délivrés par l'ACERMI. Les conductivités thermiques obtenues, par mesure à l'état sec, dans le cadre de la certification ACERMI, sont données ci après.

La conductivité thermique utile est obtenue à partir de la conductivité thermique sèche ci-dessous, multipliée par un facteur compris entre 1,02 et 1,3 en fonction du taux d’humidité utile.

Famille de produit - Fibre de cellulose ou de bois variation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique

Caractéristiques d’aptitude à l’emploi : Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplir ces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques à l'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le

procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent être comparées aux caractéristiques propres au produit qui sont indiquées dans le certificat ACERMI.

CARACTÉRISTIQUES

Masse volumique en kg/m3

Conductivité thermique en W/(m.K)

I

S

O

L

E

20 à 40

0,035 - 0,043

1-2

1-4

1-3

2-3

2

40 à 100

0,035 - 0,055

1-3

1-4

1-3

2-4

2-3

100 à 300

0,035 - 0,055

1-3

1-4

1-3

2-4

2-3

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

Santé et environnement : A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemment mentionnés • Gestion des déchets - les déchets de fabrication ne sont vraisemblablement pas recyclables. - les déchets de mise en œuvre en quantité dispersées peuvent être assimilés à des déchets de bois (code 17020199) et stockés en décharges de classes II ou incinérés - les déchets de démolition sont en mélange et ne contiennent pas de déchets dangereux (code 17070199). Ils doivent être stockés en décharge de classe II. • Impacts sanitaires - les effets potentiels sont probablement dépendants de la nature du liant utilisé.

B - Solutions innovantes et modes de gestion des impacts environnementaux : - la dépose sélective et le tri amélioreront la gestion des déchets. - les protections individuelle sont à adapter au type de matériau.

Utilisations : Les panneaux de fibres de bois peuvent se rencontrer dans les planchers sur locaux non chauffés, dans les planchers de combles, dans les procédés d'isolation par l'intérieur, dans les isolations de rampant de toiture.

Évolution de ces dernières années : Les fabricants de fibres de bois et de cellulose ont à partir des contrôles de production amélioré leurs produits pour que ceux-ci correspondent mieux aux applications auxquelles ils sont destinés.

Évolution à venir : Les produits sont sans cesse améliorés pour coller à l'application à laquelle ils sont destinés. Les fabricants sont aussi vigilants à l'évolution européenne dans le cadre de la normalisation et de la certification.

Les utilisations les plus importantes sont : - les planchers de combles. Dimensions courantes des panneaux : - longueur : 0,5 à 1,2 m, - largeur : 0,5 à 1,2 m, - épaisseur : 20 à 100 mm.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

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I9

Perlite (EPB) et vermiculite Description de la fabrication : La matière de base de la vermiculite est de l'argile de formule complexe. Cette matière, en la chauffant, s'exfolie et devient feuilletée.

La perlite est obtenue sous forme de granulés assemblés par un liant.

Présentation et conditionnement : Les produits se présentent sous forme de plaques ou en vrac. Ces plaques sont conditionnés en paquets ou en sachets. Les paquets ou les sachets peuvent être rassemblés sur une palette.

Caractéristiques thermiques : Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produits sont indiquées soit dans les Règles Th-Bât soit dans les certificats délivrés par l'ACERMI. Les conductivités thermiques obtenues, par mesure à l'état sec, dans le cadre de la certification ACERMI, sont données ci après.

La conductivité thermique utile est obtenue à partir de la conductivité thermique sèche ci-dessous, multipliée par un facteur compris entre 1,02 et 1,3 en fonction du taux d’humidité utile.

Caractéristiques d’aptitude à l’emploi : Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplir ces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques à l'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le

procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent être comparées aux caractéristiques propres au produit qui sont indiquées dans le certificat ACERMI.

Santé et environnement : A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemment mentionnés • Gestion des déchets - les déchets de fabrication sont vraisemblablement recyclés dans le procédé. - les déchets de mise en œuvre des éléments en plaque en quantité dispersées peuvent être assimilés à des déchets de matériaux d'isolation en laines minérales (code 17060201) et stockés en décharge de classe III. - les déchets de démolition en mélange avec d'autres matériaux sont stockés en décharge de classe III (code 17070102). • Impacts sanitaires - la manipulation ou la mise en œuvre de ces matériaux peut provoquer l'émission de poussière dont les effets sont à préciser (absence de données).

B - Solutions innovantes et modes de gestion des impacts environnementaux : - d'éventuelles précautions d'utilisation sont à indiquer dans les brochures d'information et sur les pictogrammes des emballages. - le port d'équipement de protection individuelle (masques, lunettes) évite les risques prévisibles lors des manipulations.

Utilisations : Les panneaux peuvent se rencontrer dans les planchers sur locaux non chauffés, dans les planchers de combles, dans les procédés d'isolation par l'intérieur, dans les isolations de rampant de toiture et dans l'isolation sous étanchéité.

Évolution de ces dernières années : Les fabricants ont à partir des contrôles de production amélioré leurs produits pour que ceux-ci correspondent mieux aux applications auxquelles ils sont destinés.

L'utilisation la plus importante est : - l'isolation des planchers de combles. Dimensions courantes des panneaux: - longueur : 0,5 à 1,2 m, - largeur : 0,5 à 1,2 m, - épaisseur : 20 à 100 mm.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

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I 10

Béton cellulaire (BCA)

Description de la fabrication : Le béton est obtenu à partir de mélange de sable, de chaux et de ciment. Un agent spécifique permet une réaction chimique. Lors de cette réaction des cellules se forment dans le béton. Le mélange est disposé dans des moules. Une stabilisation est nécessaire pour permettre cette réaction.

Les blocs de béton sont découpés. Ils sont ensuite mis dans des autoclaves pour durcir le produit. Les blocs sont assemblés en palette pour l'expédition.

Présentation et conditionnement : Les produits se présentent en blocs de 250 mm de hauteur, de 600 mm de longueur et de 50 à 350 mm d'épaisseur. Ces

plaques sont conditionnés en paquets. Les blocs sont rassemblés sur des palettes.

Caractéristiques thermiques : Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produits sont indiquées soit dans les Règles Th-Bât, soit dans les certificats NF Blocs de béton. Les conductivités thermiques obtenues, par mesure à l'état sec, dans le cadre de la normalisation européenne, sont données ciaprès.

La conductivité thermique utile est obtenue à partir de la conductivité thermique sèche ci-dessous, multipliée par un facteur compris entre 1,02 et 1,3 en fonction du taux d’humidité utile.

Famille de produit - Béton cellulaire variation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique

Caractéristiques d’aptitude à l’emploi : Ces produits sont utilisés pour isoler thermiquement les habitations mais aussi en tant que structure porteuse. Dans ce

dernier cadre les blocs doivent répondre aux critères définis dans la norme NF P 14-306.

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

Santé et environnement : A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemment mentionnés • Gestion des déchets - les déchets de fabrication peuvent être recyclés dans le procédé ou stockés en décharge de classe III. - les déchets de pose en quantité dispersées peuvent être stockés en décharge de classe III (code 17010100) - les déchets de démolition en mélange peuvent être stockés en décharge de classe III (code 17010102). • Impacts sanitaires - l'émission de poussière est possible lors de la mise en œuvre (découpe)

B - Solutions innovantes et modes de gestion des impacts environnementaux : - la collecte des déchets de mise en œuvre par le fabricant favorise la gestion des déchets. - la dépose sélective et le tri favorisent la gestion des déchets. - le port d'équipement de protection (masques, lunettes) limite les effets des poussières éventuelles à la mise en œuvre.

Utilisations : Les blocs de béton cellulaire peuvent se rencontrer dans les planchers sur locaux non chauffés, dans les murs à éléments pour maçonnerie isolante et dans l'isolation de toitures terrasses par éléments porteurs isolants. Les utilisations les plus importantes sont : - l'isolation de murs verticaux, - l'isolation de toitures terrasses.

Dimensions courantes des panneaux: - longueur : 0,6 m, - hauteur : 0,25 m, - épaisseur : 50 à 350 mm. Il existe aussi des blocs de grandes dimensions.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

I 11

Blocs de terre cuite alvéolaire et bétons allégés

Description de la fabrication : Les blocs de terre cuite sont obtenus à partir de mélange de terre et notamment d'argile. Ce mélange est ensuite extrudé à travers une filière pour obtenir la forme et les alvéoles du produit fini. Le produit est découpé à la hauteur ou à la longueur voulues. Les blocs sont ensuite séchés dans des étuves avant une éventuelle rectification. Ils sont cuits puis palettisés et recouverts d'un film plastique avant expédition.

Les produits en béton allégés sont obtenus à partir de béton dans lequel a été rajouté une agent ou un adjuvant (sciure, polystyrène, ponce, etc…) permettant de réduire la masse volumique du produit fini. Ce procédé permet d'améliorer les performances thermiques du produit fini. Ce mélange est coulé dans des moules aux dimensions des blocs. Ils sont séchés et palettisés avant expédition.

Présentation et conditionnement : Les produits se présentent en blocs de 200 à 250 mm de hauteur, de 500 à 600 mm de longueur et de 50 à 350 mm

d'épaisseur. Les blocs sont rassemblés sur des palettes.

Caractéristiques thermiques : Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produits sont indiquées soit dans les Règles Th K-Bât, soit dans les Avis Techniques. Les conductivités thermiques obtenues, par mesure à l'état sec, dans le cadre de la normalisation européenne, sont données ci-après.

La conductivité thermique utile est obtenue à partir de la conductivité thermique sèche ci-dessous, multipliée par un facteur compris entre 1,02 et 1,3 en fonction du taux d’humidité utile.

Famille de produit - Béton allégés et Terre cuite variation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique

Caractéristiques d’aptitude à l’emploi : Ces produits sont utilisés pour isoler thermiquement les habitations mais aussi en tant que structure porteuse. Dans ce dernier cadre les blocs doivent répondre aux critères définis dans la norme NF P 13-301 à 13-306.

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

Santé et environnement : A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemment mentionnés

B - Solutions innovantes et modes de gestion des impacts environnementaux :

• Gestion des déchets - les déchets de fabrication de certains produits peuvent être recyclés dans le procédé ou valorisés dans d'autres usages (terre cuite). - les déchets de mise en œuvre en quantité dispersées sont mis en décharge de classe III (code 17010100, 17010200) - les déchets de démolition en mélange sont stockés en décharge de classe III. • Impacts sanitaires - aucun impact sanitaire connu (absence de données).

la dépose et le tri sélectif favorisent la gestion des déchets.

Utilisations : Les blocs de terre cuite ou de béton allégé peuvent se rencontrer dans les planchers sur locaux non chauffés, dans les planchers de combles et dans les murs à éléments pour maçonnerie isolante. Les utilisations les plus importantes sont : - l'isolation de murs verticaux.

Dimensions courantes des blocs : - longueur : 0,5 à 0,6 m, - hauteur : 0,20 à 0,25 m, - épaisseur : 50 à 350 mm. Il existe aussi des blocs de grandes dimensions.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

I 12

Fibres végétales

Description de la fabrication : Ce sont des produits à base de végétaux, en général sous forme de fibres soit en vrac soit assemblées par un liant. Des agents ignifugeant et anti-moisissures sont rajoutés.

Ces fibres peuvent être vendues en sac pour l'épandage de produit en vrac.

Présentation et conditionnement : Les produits se présentent sous forme de plaques ou en vrac. Ces produits sont conditionnés en paquets ou en sachets. Les

paquets ou sachets peuvent être rassemblés sur une palette.

Caractéristiques thermiques : Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produits sont indiquées dans les Avis Techniques. Les conductivités thermiques obtenues, par mesure à l'état sec, dans le cadre de la normalisation européenne, sont données, ci-après.

La conductivité thermique utile est obtenue à partir de la conductivité thermique sèche ci-dessous, multipliée par un facteur compris entre 1,02 et 1,3 en fonction du taux d’humidité utile.

Famille de produit - Fibres végétales variation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique

Caractéristiques d’aptitude à l’emploi : Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplir ces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques à

l'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le procédé considéré.

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

Santé et environnement : A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemment mentionnés

B - Solutions innovantes et modes de gestion des impacts environnementaux :

• Gestion des déchets - les déchets de culture des végétaux utilisés sont valorisables. - les données sur les déchets de fabrication et de dépose sont insuffisantes. - la fabrication de fibres cellulosiques peut générer des " boues de papeterie ". • Impacts sanitaires - les fibres végétales peuvent poser problème de comportement au feu. - des maladies respiratoires liées à certaines fibres ont été identifiées dans l'industrie textile. – un caractère pro-inflammatoire par inhalation est signalé. Les données sont à préciser. • Confort

• Informer du risque

– les fibres végétales sont généralement douces au toucher. • Références - A.A. HODGSON - Alternatives to Abestos The Pros and Cons Critical Reports on Applied Chemistry n° 26 - John Wiley (1989) - J.P. HOUDAER - Les principales matières premières verrières Verre, vol. 4, n° 6, 1998

Utilisations : Ces produits sont surtout utilisés en isolation de toiture.

– les limitations dues au comportement au feu doivent être signalées. • Diminuer le risque d'apparition - des traitements d'ignifugation et de préservation sont possibles. • Diminuer le risque d'exposition - l'utilisation de matériaux en vrac est à éviter. - l'insuffisance des données conduit à préconiser le port d'équipement de protection individuelle lors de la manipulation.

Performances Énergétiques des Éléments Opaques

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants

I 13

Films minces dits "réfléchissants"

Description de la fabrication : Ce sont des produits associant plusieurs film en polyéthylène, ou polyéthylène et aluminium avec des fibres polymères ou des bulles d'air.

Présentation et conditionnement : Ces produits se présentent sous forme de rouleaux.

Caractéristiques thermiques : Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produits ne sont pas référencées dans un document normatif. Mais ces procédés peuvent faire l'objet de la procédure d'Avis Technique produits et procédés d'isolation dits "spéciaux". Actuellement seul l'Avis Technique peut permettre une évaluation correcte des caractéristiques d'aptitude à l'emploi du produit ou procédé en œuvre.

Les conductivités thermiques obtenues, par mesure à l'état sec, par différents laboratoires Français, Européens ou Américains, sont données ci après.

Produit associé à une lame d’air non ventilée

Produit seul

Produit associé à une lame d’air non ventilée de part et d’autre du produit

Schéma de principe

Ext

Résistance thermique en m2.K/W

Int

0,2 à 0,5

Caractéristiques d’aptitude à l’emploi : Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplir ces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques à l'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le procédé considéré.

Ext

Int

0,5 à 1,0

Ext

Int

1,0 à 1,5

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - Perspectives et prospevtive - Sommaire

Performances énergétiques des éléments opaques Perspectives et prospective S O M M A I R E Préambule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. Les progrès réalisés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2. Les conséquences des évolutions réglementaires en cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3. Vers des sauts technologiques . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.1 Les matériaux super-isolants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.2 Les matériaux à changement de phase . . . . . . . . . . . . 10

Annexe : Conductivité thermique équivalente . . . . 11

1

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - Perspectives et prospevtive - Préambule

Performances énergétiques des éléments opaques Perspectives et prospective Préambule

La fabrication des produits isolants thermiques s'est développée à partir de 1973. En 1985 l'association pour la certification des matériaux isolants thermiques de bâtiment (ACERMI) a été créée pour valoriser les produits de qualité. Depuis 1985 les fabricants ont fait des progrès sur leurs produits, leurs process pour améliorer leurs produits, leurs dispersions de fabrication, et tenir compte des évolutions réglementaires. Les fabricants de laines minérales ont amélioré le fibrage, le diamètre des fibres, et la dispersion de fabrication pour garantir une constance de qualité. Les fabricants de polystyrènes expansés ont entrepris des études pour connaître les paramètres pouvant intervenir dans les caractéristiques mécaniques et de transferts thermiques dans leurs produits afin de pouvoir sélectionner les matières premières en fonction de l'application finale de leurs produits. Les fabricants de polystyrènes extrudés ou de mousses rigides de polyuréthanne ont été confrontés au changement de gaz d'expansion en remplacement des gaz CFC. Cette modification de gaz a entraîné des modifications de process de fabrication et des modifications sur les caractéristiques des produits. Les évolutions des produits n'ont pas été effectuées pour améliorer les caractéristiques thermiques de leurs produits, mais pour tenir compte des modifications de réglementation, pour diminuer les dispersions de fabrication et pour adapter le produit à l'application.

1

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - Perspectives et prospective - 1. Les progrès réalisés

1. Les progrès réalisés

Ces dernières années, les nouveautés apparues sur le marché de l'isolation ont été axées sur l'adéquation des produits aux applications. Des produits de densités et propriétés différentes ont vu le jour pour que le produit corresponde à une application précise. La nouvelle réglementation acoustique (NRA) a permis de voir se développer des produits pouvant réduire les transferts acoustiques tout en gardant des propriétés thermiques satisfaisantes. Des produits en polyuréthanne ou des mousses phénoliques à cellules ouvertes et des produits en polystyrène expansé "élastifié" ont été développés pour répondre aux exigences de la nouvelle réglementation acoustique. Par ailleurs, les produits en polyuréthanne et en polystyrène extrudé se sont adaptés à de nouveaux gaz d'expansion afin de respecter les législations européennes et internationales concernant l'interdiction progressive des gaz CFC. Ces nouveaux gaz sont des HCFC ou pentane. Mais ce fût au détriment des caractéristiques thermiques qui ont diminué entre 5 et 10 % suivant les produits et les gaz utilisés. Les fabricants entreprennent des études et recherches pour réduire cet écart et revenir ainsi à des caractéristiques thermiques identiques à celles précédemment obtenues avec des CFC. Quant aux laines minérales, elles évoluent pour répondre aux exigences européennes (Directive EU 97/69/EG) sur les dangers des fibres sur la santé. La composition des fibres a été ou va être modifiée pour satisfaire aux dispositions de cette Directive. Cette composition devra être telle que les fibres devraient se dissoudre dans le corps humain dans un délai raisonnable. Ces évolutions devront faire l'objet d'études pour vérifier la non dégradation de la durabilité. Pour réduire l'irritation résultant de la manipulation des produits en fibres minérales, les produits évoluent dans deux directions : – soit on recherche à limiter le contact avec les fibres lors de la pose de ces produits, en évitant les découpes ou en emballant ces produits, – soit on modifie la géométrie des fibres afin d'obtenir un toucher plus doux. Des solutions sont en cours d'élaboration dans les centres de recherche des fabricants. Enfin, dans la plupart des fabrications, la qualité a pris une place de plus en plus importante et les dispersions de fabrication ont été diminuées. Les applications ou les modes d'intégration des isolants thermiques dans le bâti ont peu évolué ces dernières années.

3

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - Perspectives et prospective - 2. Les conséquences des évolutions

2. Les conséquences des évolutions réglementaires en cours

Tout d'abord, la réglementation thermique 2000 pourrait entraîner la mise en œuvre de produits de plus fortes épaisseurs ou à performances thermiques améliorées. En effet, sans faire évoluer les produits il suffit, pour obtenir une plus grande résistance thermique, soit d'augmenter l'épaisseur du produit ( Résistance = épaisseur / Conductivité thermique), soit d'augmenter la masse volumique du produit (on se reportera à cet égard aux courbes relatives aux caractéristiques thermiques en fonction de la masse volumique des produits figurant dans les fiches "produits" de la première partie). Pour les produits en polystyrène expansé ou en laines minérales, l'utilisation de produits plus denses pour certaines applications est en cours, ce qui permet, pour de mêmes performances thermiques, de diminuer les épaisseurs des isolants. La recherche de nouveaux gaz d'expansion pour les mousses de polyuréthanne et phénolique, ainsi que pour les polystyrènes extrudés n'est pas encore terminée. En effet, les gaz (HCFC 141b, HCFC 142b) utilisés actuellement devraient être interdits d'ici 2002 pour faire place à de nouveaux gaz. Cela entraînera des modifications non négligeables. Le passage, pour les polystyrènes extrudés, à une expansion au CO2, au lieu du gaz HCFC 142b, entraînera une diminution des caractéristiques thermiques de l'ordre de 15 %. Pour les mousses de polyuréthanne, le gaz d'expansion, préconisé actuellement pour le remplacement du gaz HCFC 141 b, est le pentane. Les caractéristiques thermiques de ces nouvelles mousses de polyuréthanne devraient être affectées d'une baisse de 5% au maximum.

5

Pour certaines applications, les épaisseurs de produit nécessaire pour satisfaire à la RT2000 devront entraîner de nouvelles technologies qui existent mais qui sont peu utilisées. La part des ponts thermiques va être de plus en plus importante dans le cadre de la RT2000. La correction des ponts thermiques deviendra une nécessité pour satisfaire à la RT2000. Ces corrections seront les principaux bouleversements de l'isolation des bâtiments dans les années à venir. Le défi à relever résidera dans l'adéquation entre performance thermique et performance mécanique des corrections des ponts thermiques. Les exemples de corrections ci-dessous permettent d'évaluer le gain potentiel : Tableau I

Nature du pont

Solution

Gain potentiel

90 %

90 %

Pour réduire les risques en matière de santé et d'environnement, la réduction du taux de liant des fibres minérales est une solution, mais il faudra veiller à ne pas trop dégrader les performances mécaniques du produit. Par contre, cette solution permettrait d'augmenter les performances de résistance au feu. Pour les produits utilisés en isolation répartie (béton cellulaire, blocs de terre cuite, béton allégé, etc.) la faisabilité en fabrication de la réduction de la masse volumique des matières constitutives de la structure est à l'étude pour augmenter les performances thermiques de ces produits. Des études sont en cours pour réduire les épaisseurs et la géométrie des parois des blocs de terre cuite pour augmenter les performances thermiques tout en gardant des performances mécaniques satisfaisantes. Les produits isolants en fibres végétales devraient se développer surtout s'ils font l'objet de procédures d'évaluation. Ces produits peuvent avoir des caractéristiques thermiques comparables à celles des produits isolants traditionnels à masse volumique identique mais les fabricants de ces produits doivent relever le défi du prix de revient.

80 %

95 %

Isolation Thermique 6

Performances énergétiques des éléments opaques - Perspectives et prospective - 2. Les conséquences des évolutions

Les ponts thermiques les plus délicats à améliorer sans changer les systèmes constructifs sont entre autres : – les planchers intermédiaires en isolation par l'intérieur, – les balcons que ce soit en isolation par l'intérieur comme par l'extérieur, – les acrotères des toitures terrasses que ce soit en isolation intérieure ou extérieure, – les planchers hauts ou bas en isolation par l'extérieur, – les seuils de porte fenêtre sur balcon quelque soit le type d'isolation. Tous les procédés constructifs, utilisant des systèmes traversant l'isolant, sont à regarder de près pour éviter des ponts thermiques pouvant entraîner des condensations et des déperditions aussi importantes que les déperditions par les parties surfaciques comme par exemple :

Vitrage Isolant Structure métallique

Les ponts thermiques "structurels" sont d'autres formes de ponts thermiques. Ils correspondent aux ponts thermiques engendrés par des systèmes d'attaches de l'isolant et (ou) du revêtement intérieur. Ils existent mais ne sont pas forcément pris en compte actuellement dans le calcul des déperditions. Dans la NRT ces ponts thermiques seront pris en compte.

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaque - Perspectives et prospective - 3. Vers des sauts technologiques

7

cavités de la structure.

3. Vers des sauts technologiques

3.1 Les matériaux super-isolants La réduction de la consommation énergétique reste le moyen le plus efficace pour réduire la pollution générée par les sites de production d'énergie (émission de CO2, déchets en tout genre ...). Or, le secteur du bâtiment (ensemble du résidentiel et du tertiaire) est le premier consommateur d'énergie avec 45 % de la consommation totale d'énergie, soit 95,89 Mtep en 1998. Par ailleurs, la meilleure façon de diminuer les besoins énergétiques d'un bâtiment est de réduire les pertes et par conséquent d'améliorer l'isolation thermique des parois. Depuis, la crise pétrolière de 74, un effort important a été réalisé pour développer des matériaux isolants performants. Les meilleurs d'entre eux, les mousses polyuréthannes gonflées aux CFC ont atteint la limite de 20 mW/mK. Mais depuis l'interdiction des CFC, la conductivité thermique de la plupart des isolants varie entre 23 et 44 mW/mK. La valeur seuil de 23 mW/mK devraient par ailleurs remonter légèrement avec l'application au cours des prochaines années de la réglementation sur les substituts des CFC (HCFC, HFC, HFA, ...). On peut donc prévoir un regain d'intérêt pour le développement de produits nouveaux ayant des performances fortement améliorées. La satisfaction des réglementations thermiques ou acoustiques ainsi que la satisfaction aux exigences liées à la santé et environnement serviront de stimulateurs à l'amélioration des performances mécaniques et thermiques. En ce qui concerne les performances acoustiques, il ne reste que les produits en polystyrène extrudé pour lesquels aucune solution simple n'est à l'étude. Comme pour les polyuréthannes, les extrudés pourraient envisager de créer des produits à cellules ouvertes. Pour améliorer les impacts sur la santé et l'environnement, les mousses de polyuréthannes devraient utiliser un substitut du pentane qui serait plus performant thermiquement et qui aurait un impact sur l'environnement moins important. Les fibres végétales utilisent, des produits pour lier ces fibres, des adjuvants pour limiter les reprises d'humidité et de dégradations (moisissures,…) et des agents ignifugeants. Ces adjuvants devraient être modifiés pour limiter les impacts sur l'environnement. Quant aux propriétés thermiques, les évolutions à venir devront permettre la réduction des transferts par rayonnement et par conduction dans les produits. Pour cela plusieurs voies sont possibles : – la réduction des échanges par rayonnement des produits de faibles masses volumiques en rendant le squelette solide plus opaque aux rayonnements ou en introduisant des films opaques au rayonnement ; – la réduction des échanges par conduction en diminuant les transferts par la structure solide du produit ou en réduisant la conduction par le gaz contenu dans les cellules ou

Mais la réalisation d'un saut technologique; comme par exemple la réduction de 50 % de la conductivité thermique pour atteindre des valeurs inférieures à 10 mW/mK ; ne peut être obtenue que par une action sur la contribution du transfert par conduction dans l'air emprisonné par une matrice. En effet, comme il n'est pas possible d'éliminer totalement la partie solide, déjà très réduite (environ 10 % en volume) d'un isolant monolithique, il ne reste qu'un seul moyen d'action : agir sur le gaz. Pour réduire la contribution de la phase gazeuse, il existe au moins trois options :

A. Changer de gaz pour un gaz lourd "autorisé", peu conducteur de la chaleur et qui reste dans la structure. Dans ce cas, on ne modifie pas la structure du matériau mais on remplace l'air par un "gaz lourd", tel que l'argon, le krypton ou le xénon dont les conductivités thermiques sont respectivement de 17,9, 12,3 et 5,5 mW/mK. lgaz < lair Les obstacles essentiels au développement de tels produits sont : – la nature du gaz qui devra respecter la réglementation concernant les gaz et leur coût, – la pérennité du pouvoir isolant, car le gaz piégé peut diffuser à travers les cellules ou les parois, – le coût des gaz rares. Des produits de ce type ont déjà été testés en laboratoire, en particulier pour des applications dans le domaine automobile où le poids et le volume des produits sont des paramètres essentiels.

B. Diminuer les pressions partielles des gaz dans le produit. Dans ce cas, on modifie peu la structure du matériau mais on "élimine" le gaz en créant un vide partiel. P intérieur du matériau < Patmosphérique Les problèmes essentiels rencontrés sont les suivants : – la nature et les propriétés du matériau "cœur" : XPS, PU, fibres minérales, silice, ... – les propriétés du procédé d'emballage et sa durabilité (perméabilité aux gaz), – la maîtrise du rayonnement thermique. Des produits de ce type sont déjà proposés par certains industriels pour des applications dans le domaine des basses températures (cryogénie) et des produits "blancs" (réfrigérateurs hauts de gamme). Les conductivités annoncées sont de l'ordre de 5 à 7 mW/mK avec un vide partiel de l'ordre ou inférieur au millibar.

C. Soit réduire fortement la taille des cellules afin d'atteindre une taille inférieure au libre parcours moyen du gaz. Dans ce cas, on modifie fortement la structure pour confiner l'air dans des cellules dont la taille caractéristique δ est inférieure au libre parcours moyen de l'air lm.

δ < lm Pour l'air, l'ordre de grandeur de lm est 0,1 µm. Les matériaux actuellement étudiés qui répondent à ce critère sont les aérogels et kérogels de silice.

Isolation Thermique 8

Performances énergétiques des éléments opaques - Perspectives et prospective - 3. Vers des sauts technologiques

Avec ce type de matériau, des conductivités thermiques de l'ordre de 15 mW/mK peuvent être obtenues dans les conditions ambiantes. Ces matériaux devront être aussi emballés pour éviter tous risque d'adsorption d'eau ou de polluants qui dégraderont les performances. Une description plus détaillée des transferts thermiques à travers ces matériaux est fournie en annexe. Le développement de ce type de produit dans le domaine du bâtiment est possible si leur coût de fabrication diminue. D'ores et déjà, ces produits peuvent apporter des solutions dans le cas des points singuliers comme les ponts thermiques. Ils pourraient aussi être utilisés lorsque les épaisseurs disponibles pour mettre en place un système d'isolation sont faibles ; dans le cas de la réhabilitation par exemple. Par ailleurs, l'utilisation éventuelle de ces produits entraînera des modifications importantes en ce qui concerne le renouvellement d'air et le confort car la perméabilité à l'air de ces produits est nulle. En effet, ils sont tous emballés dans des enveloppes étanches.

3.2 Les matériaux à changement de phase Les matériaux à changement de phase ont été largement étudiés dans le cadre du stockage de l'énergie solaire à la fin des années 70 et au début des années 80. Depuis le début des années 90, ces matériaux sont réapparus mais cette fois leur utilisation a pour objectif l'amélioration du confort par une régulation passive. Les matériaux à changement de phase sont des matériaux qui absorbent, stockent ou libèrent de la chaleur quand ils changent d'état. Quand la température d'une pièce est audessus de la température de transition du matériau, il fond et absorbe de la chaleur. Quand la température d'air décroît, le matériau à changement de phase libère de la chaleur et retourne à l'état solide. Ces matériaux permettent donc d'améliorer "l'inertie" des parois légères et de maintenir une température plus stable à l'intérieur du bâtiment. Dans certaines régions, ils pourraient permettre de supprimer le besoin de systèmes d'air conditionné. Par analogie électrique, la paroi n'est plus seulement une résistance R, elle devient un composant RC, ou RCR …, C représentant la capacité introduite par le matériau à changement de phase. Ces matériaux peuvent être soit dispersés, sous forme de capsules, dans une matrice (plâtre, béton, brique …) ou placés entre deux composants. Leur utilisation est aussi envisagée avec les planchers chauffants/rafraîchissants. Les principaux matériaux à changement de phase utilisés actuellement sont les sels hydratés, la paraffine et les acides gras. Avec de tels produits, il faudra veiller au risque de corrosion, étudier le problème de l'incendie et du dégagement d'odeur. Un autre point important sera de trouver la température de transition adaptée pour un climat ou une région donnée.

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaque - Perspectives et prospective - Annexe. Conductivité thermique équivalente

Annexe

9

Conductivité thermique équivalente

La conductivité thermique d'un isolant peut-être représentée comme la somme des contributions des deux mécanismes de transfert de la chaleur suivant : – la conduction dans le solide (s) et dans le gaz (g). – le transfert par rayonnement (r)

λe = λs + g + λr La conductivité équivalente résultant du transfert par conduction dans les deux phases (solide, gaz) peut être décrite par une combinaison linéaire (modèle parallèle) de leur contribution respective pondérée :

λs + g = ελg + (1 − ε)λs

lm =

La porosité des isolants étant très élevée, proche de 90 %, la contribution de la phase gazeuse est dominante. La conductivité d'un gaz dépend d'une part de la pression totale P et d'autre part de son confinement dans des cavités dont la taille caractéristique d est inférieure au libre parcours moyen (effet Knudsen). La contribution du transfert par conduction gazeuse lg dans les milieux confinés est décrite par la relation de KNUDSEN :

λg0 1 + 2AK n

l K n = m est le nombre de KNUDSEN et A une constante. δ

λg0 est la conductivité du gaz en régime moléculaire. δ

est la taille caractéristique des cavités

lm

est le libre parcours moyen des molécules d'air dans les cellules.

A

est une constante proche de 1

La conductivité λg du gaz est corrigée pour tenir compte des interactions gaz/paroi ; si Kn augmente, la conduction gazeuse diminue.

2 ⋅ π ⋅ dg 2 ⋅ P

T

est la température (K), P la pression (Pa),

dg

le diamètre de collision de la molécule (3,53 . 10-10 m)

σ

la constante de Boltzman (1,38066.10-23).

A 23 °C, lm =0,073 µm. La taille caractéristique δ des cavités peut être estimée par la relation suivante : ε

ε est la porosité du matériau.

λg =

Le libre parcours moyen des molécules est défini par la formule suivante : σ⋅T

δ=

ε ρ ⋅ Sa

est la porosité

Sa la surface spécifique (m²/g) ρ

la masse volumique du matériau (kg/m3).

En intégrant les équations précédentes, on obtient :

λg 0 λg = T 1 + 2A δ⋅P Cette formulation a l'avantage de faire apparaître les trois paramètres importants vis-à-vis du transfert de chaleur : – la pression, – la taille caractéristique des cavités. – la température La contribution de la phase gazeuse peut donc être réduite, soit en diminuant la pression, soit en réduisant la taille des cavités. Quant à l'effet de la température, il est plus difficile à utiliser, car il est contrebalancé par le transfert radiatif. Sur la figure 1, nous constatons que pour atteindre une conductivité équivalente de 10 mW/mK avec les isolants actuels (cavités de 100 µm environ), il faut appliquer un vide partiel inférieur à 0,001 bar, ce qui est très difficile et coûteux. Pour des matériaux ayant des cavités de 1 µm ; le vide partiel nécessaire n'est plus que de l'ordre de 0,05 bar. Enfin avec des cavités de 0,1 µm, la valeur de 15 mW/mK est atteinte à la pression atmosphérique, dans ce cas il n'y a pas de risque de vieillissement par diffusion de l’air par l’intérieur.

0.03

Conductivité thermique W/m.k

0.025 Taille des cavités

0.02

1 cm 1 mm 100 µm

0.015

10 µm 1 µm 0.1 µm

0.01

0.005

0 0.00001

0.00010

0.00100

0.01000

0.10000

1.00000

Pression (bar)

Figure 1. Conductivité thermique de l’air en fonction de la taille des cavités qui l’emprisonnent

Guide technique

ISOLATION THERMIQUE

Éléments transparents

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - État de l’art - Sommaire

1

Performances énergétiques des éléments transparents État de l’art S O M M A I R E 1. Rappel des notions d’optique . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Comportement d’un corps face au rayonnement . . . . . Propriétés lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Propriétés énergétiques et facteur solaire g . . . . . . . . Propriétés géométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Calcul des facteurs optiques lumineux, énergétiques et solaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6 Glossaire optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 2 2 2 2 3

Fiche C-3.1 Fiche C-3.2 Fiche C-3.3 Fiche C-3.4 Fiche C-3.5 Fiche C-4 Fiche C-4.1 Fiche C-4.2 Fiches C-4.3

Menuiserie bois Menuiserie PVC Menuiserie aluminium Menuiserie acier Menuiserie mixte Fermetures, stores et coffres Fermetures Stores Coffres de volets roulants

2. Fiches Baies vitrées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4. Fiches produits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

Fiche B-1 Fiche B-1.1 Fiche B-1.2 Fiche B-2 Fiche B-3 Fiche B-4 Fiche B-4.1 Fiche B-4.2 Fiche B-4.3 Fiche B-4.4 Fiche B-4.5 Fiche B-4.6 Fiche B-5 Fiche B-6 Fiche B-7

Fiche P-1.1 Fiche P-1.2 Fiche P-1.3 Fiche P-1.4 Fiche P-1.5 Fiche P-1.6 Fiche P-2 Fiche P-3.1 Fiche P-3.2 Fiche P-3.3 Fiche P-3.4 Fiche P-4 Fiche P-5

Fenêtres Fenêtres de façade Fenêtres de toit Fenêtres à isolation pariéto-dynamique Blocs baie Façades légères Façades légères classiques Systèmes constructifs VEP et VEC VEA - Verre Extérieur Attaché Façade double peau Façade respirante Verre profilé ou moulé Verrières Éclairants de toit Vérandas

3. Fiches Composants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Fiche C-1.11 Fiche C-1.12 Fiche C-1.13 Fiche C-1.21 Fiche C-1.22 Fiche C-1.23 Fiche C-1.24 Fiche C-1.3 Fiche C-1.4 Fiche C-1.5 Fiche C-1.6 Fiche C-3

Vitrage simple Vitrage simple - Verre feuilleté Vitrage simple - Cristaux liquides Vitrage isolant- double vitrage Vitrage isolant- triple vitrage verre Vitrage isolant- double vitrage + films tendus Vitrage isolant transparents Vitrage Chauffant Vitrage Organique Produits en polyester renforcé verre (PRV) Éléments de remplissage vitrés opaques Menuiseries

Verre clair Verre Teinté Verre à couches Verre extra-clair Verre émaillé Verres opacifiés Couches : Techniques de fabrication Films de protection solaire Films de "sécurité" Films anti-décoloration Films basse émissivité Gaz Intercalaires

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - État de l’art - 1. Notions d’optique

1

Performances énergétiques des éléments transparents État de l’art A ces comportements correspondent les facteurs optiques : – le facteur de réflexion ρ est le rapport du flux réfléchi au flux incident. Il ne dépend en première approximation que des propriétés de la surface recevant le rayonnement incident. – le facteur de transmission τ est le rapport du flux transmis au flux incident. Il dépend du matériau, de sa structure et de l'épaisseur traversée. – le facteur d'absorption α est le rapport du flux absorbé au flux incident. Il est le complément à un des deux précédents.

1. Rappel des notions de base d'optique

1.1 Comportement d'un corps face au rayonnement. Tout matériau recevant un rayonnement de longueur d'onde λ se comporte de trois façons différentes : – il peut réfléchir le rayonnement : la longueur d'onde n'est généralement pas modifiée, sauf dans certains cas particuliers comme la fluorescence. – il peut transmettre le rayonnement : la longueur d'onde restera aussi la même et, dans ce cas comme dans le précédent, la présence du rayonnement est sans incidence sur l'évolution de la température du matériau. – il peut absorber le rayonnement, sa température tend alors à augmenter et à devenir supérieure à celle de l'environnement : il y a alors émission d'un rayonnement à grande longueur d'onde dont le spectre dépend des températures du matériau.

Intensité du rayonnement (W/m²)

2000

U.V.

Visible

Pour classer les verres et les vitrages, il est nécessaire de les comparer au niveau optique et thermique (transmission lumineuse, transmission énergétique, facteur solaire et transmission thermique). La plus ou moins grande transparence d'un vitrage au flux solaire sera influencée principalement par la nature du verre de base, de son épaisseur et de sa couleur. Le rayonnement solaire au niveau du sol est composé d'environ 3% d'ultraviolet, 42% de lumière visible et 55% d'infrarouge. Le spectre solaire couvre la gamme de 300 à 2500 nanomètres à l'intérieur duquel se situe le spectre visible entre 380 et 780 nanomètres. Le rayonnement ultraviolet (U.V.) s'étend de 282,5 à 377,5 nanomètres et le rayonnement proche infrarouge de 780 à 2500 nanomètres (figure 1).

Proche Infrarouge

1500

1000

500

0 500

1000

1500

2000

2500

Longueur d'onde (nm)

Figure 1 : Intensité de l'émission solaire reçue au sol en fonction de la longueur d'onde.

Isolation Thermique 2

Performances énergétiques des éléments transparents - État de l’art - 1. Notions d’optique

Les milieux transparents, comme les vitrages, sont caractérisés par trois propriétés : la transmission, la réflexion et l'absorption. La réflexion est une propriété qui dépend de l'interface entre le matériau et le milieu dans lequel il se trouve. L'absorption est une propriété intrinsèque du matériau. La transmission est la partie restante du rayonnement incident. En effet, une loi simple réunit ces trois propriétés : transmission + absorption + réflexion = 1 τ+α+ρ=1 Pour les produits à couches, on parle de réflexion face couche ou réflexion face verre car il y a dissymétrie. La transmission reste inchangée, quel que soit le sens de l'incidence, mais la réflexion et l'absorption sont affectées par le sens de l'incidence. Les caractéristiques fonctionnelles d'un vitrage dans le domaine thermo-optique sont au nombre de trois : 1 la transmission lumineuse τv : c'est-à-dire la fraction de lumière naturelle qui traverse le vitrage, elle intervient dans le calcul des besoins en éclairage artificiel du bâtiment. 2 le facteur de transmission totale de l'énergie solaire ou facteur solaire g (somme de la transmission solaire directe et de la fraction d'énergie réémise vers l'intérieur) est déterminant pour le calcul des charges de chauffage et de climatisation. 3 le coefficient de transmission thermique U (quantité de chaleur transmise par unité de surface pendant une unité de temps en régime stationnaire pour une différence de température de 1.K) est la caractéristique traditionnelle permettant le calcul des déperditions thermiques.

1.2 Propriétés lumineuses A partir des caractéristiques spectrales du domaine visible, et en prenant en compte la sensibilité de l'œil humain, on détermine les caractéristiques lumineuses en transmission (τv), réflexion (ρv) et absorption (αv) (figure 2).

1.3 Propriétés énergétiques et facteur solaire g Comme dans le domaine lumineux, les caractéristiques énergétiques sont déterminées à partir des données spectrales en transmission (τe), réflexion (ρe) et absorption (αe) mais en considérant le spectre solaire. L'énergie absorbée est redistribuée de part et d'autre du vitrage (qe et qi) (figure 3). Le facteur solaire g est défini comme étant la proportion du flux énergétique que le vitrage laisse passer par rapport au flux énergétique incident. Le facteur solaire est la somme de la partie transmise du flux énergétique et de la partie absorbée réémise vers l'intérieur du local (qi).

τe

ρe qe

αe

qi

Figure 3 : Propriétés énergétiques.

1.4 Propriétés géométriques Pour comparer les propriétés lumineuses et énergétiques des vitrages, les mesures sont réalisées avec un éclairage incident normal à la surface du vitrage à étudier. L'utilisation d'une sphère d'intégration permet de recueillir tout le flux qui traverse le vitrage (hémisphérique). Ce flux transmis peut être séparé en flux direct et flux diffus. Cette notion de flux diffus est importante pour quantifier les vitrages comme le verre dépoli où le flux en transmission est principalement composé de diffus. Direct + Diffus = Hémisphérique Diffus

Direct

ρv

αv

τv

Figure 2 : Propriétés lumineuses.

Hémisphérique Figure 4 : Représentation géométrique de la lumière à travers un vitrage.

1.5 Calcul des facteurs optiques lumineux, énergétiques et solaire Facteur de transmission lumineuse nh normale/hémisphérique τ v

nh ∑λ 2 Dλ ∆λ τ λ λ 1 τ nh v = ∑λ 2 Dλ ∆λ λ1

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - État de l’art - 1. Notions d’optique

Facteur de transmission directe de l'énergie solaire normale/hémisphérique λ 2 nh τλ Sλ ∆λ

∑λ ∑λ

nh = e

τ

1

2 1

Sλ ∆λ

Facteur de réflexion directe de l'énergie solaire normale/hémisphérique λ2 ρ nh S ∆λ ∑λ λ λ nh 1

ρe =

nh

τe

ρ nh e

∑λ2 Sλ ∆λ 1

Facteur solaire g

g = τ e + qi

qi dépend de l'émissivité et l'absorption du vitrage ainsi que des conditions extérieures (température ventilation..) Les bases de sommation λ1 et λ2 sont les suivantes (en µm) : nh

nh

Domaine lumineux, τ v , ρ v nh e

:

λ1 = 0,38

λ2 = 0,78

Domaine énergétique, τ , ρ : λ1 = 0,3 λ2 = 2,50 Les valeurs de Dλ∆λ Sλ∆λ sont issues de la norme NF EN 410 (tableaux 1 et 2). "Verre dans la construction, détermination des caractéristiques lumineuses et solaires des vitrages". nh e

1.6 Glossaire optique Symbole λ τ(λ) τv τe τuv ρ(λ) ρv ρe αe g Φe qi qe he hi ε Λ Sλ Uλ Dλ D65 Ra

Français longueur d’onde facteur de transmission spectrale facteur de transmission lumineuse facteur de transmission directe de l’énergie solaire facteur de transmission de l’ultraviolet facteur de réflexion spectrale facteur de réflexion lumineuse facteur de réflexion directe de l’énergie solaire facteur d’absorption directe de l’énergie solaire facteur de transmission totale de l’énergie solaire ou facteur solaire flux énergétique solaire incident facteur de réémission thermique vers l’intérieur facteur de réémission thermique vers l’extérieur coefficient d’échange thermique extérieur coefficient d’échange thermique intérieur émissivité corrigée conductance thermique répartition spectrale relative du rayonnement solaire répartition spectrale relative du rayonnement ultraviolet solaire répartition spectrale relative de l’illuminant normalisé D65 illuminant normalisé D65 Indice général de rendu des couleurs

Le tableau ci-dessous présente les nouvelles dénominations des facteurs optique et thermiques qui sont utilisées dans les normes européennes EN 410 (Optique) et EN 376 (Thermique). Ancienne dénomination

Nouvelle dénomination

K

U

S

g

Déperdition ou transmission thermique (W/m²K) facteur de transmission totale de l’énergie solaire ou facteur solaire

3

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - État de l’art - 2. Fiches baies vitrées

2. Fiches Baies vitrées

Fiche B-1 Fiche B-1.1 Fiche B-1.2 Fiche B-2 Fiche B-3 Fiche B-4 Fiche B-4.1 Fiche B-4.2 Fiche B-4.3 Fiche B-4.4 Fiche B-4.5 Fiche B-4.6 Fiche B-5 Fiche B-6 Fiche B-7

Fenêtres Fenêtres de façade Fenêtres de toit Fenêtres à isolation pariéto-dynamique Blocs baie Façades légères Façades légères classiques Systèmes constructifs VEP et VEC VEA - Verre Extérieur Attaché Façade double peau Façade respirante Verre profilé ou moulé Verrières Éclairants de toit Vérandas

5

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées

B-1.1

Fenêtres de façades Typologie : · Fenêtre à la française · Fenêtre pivotante · Fenêtre oscillo-battante · Fenêtre basculante

· Fenêtre à soufflet · Fenêtre coulissante · Fenêtre à l'italienne · Châssis fixe

Figure B.1.1.1 - Classification selon le mode d’ouverture des chassis

Matériaux : Profils - Bois - Acier - Aluminium - PVC

Remplissage - Simple vitrage - Vitrage isolant

Performances thermiques : Selon les Règles TH-U, le coefficient Uw de la fenêtre est obtenu par :

Uw =

Ug A g + Uf A f + Ψg lg Ag + Af

[W/(m².K)]

avec Ug : coefficient surfacique en partie centrale du vitrage, en W/(m2.K) Uf : coefficient surfacique moyen de la menuiserie, en W/(m2.W) Ψg : coefficient linéique dû a l’effet thermique combiné de l’intercalaire du vitrage et du profilé, en (W/m.k) Ag : plus petite des aires visibles du vitrage, vues des deux côtés de la paroi, en m2 Af : plus grande aire projetée de la menuiserie, prise sans m2

lg :

recouvrement, vue des deux côtés de la paroi, en plus grande somme des périmètres visibles du vitrage, vus des deux côtés de la paroi, en m.

Pour un même type de vitrage, la fenêtre est d'autant plus performante que sa menuiserie est plus isolante. Dans l'ordre des performances croissantes : - menuiseries métalliques sans coupure thermique Uf = 7 à 8 W/(m².K) - menuiseries métalliques avec coupure thermique Uf = 3 à 5 W/(m².K) - menuiseries bois Uf = 1,8 à 2,8 W/(m².K) - menuiseries PVC Uf = 1,5 à 2,5 W/(m².K) Les menuiseries métalliques sans coupure thermique sont progressivement abandonnées en raison de déperditions excessives et de condensations superficielles en hiver. L'influence directe du coefficient Uf de la menuiserie est légèrement tempérée par celle du rapport de clair du vitrage. Ce rapport est d'autant plus grand que les dimensions du vantail sont plus importantes, et que le matériau constitutif des profils est plus rigide.

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées

Valeurs usuelles du rapport de clair

Nature de la menuiserie

Bois

Fenêtres et portes-fenêtres battantes : - fenêtres - portes-fenêtres avec soubassement - portes-fenêtres sans soubassement Fenêtres et portes-fenêtres coulissantes : - fenêtres - portes-fenêtres sans soubassement Vérandas Fenêtres et châssisde bâtiments industriels

· Le type d'ouvrant influe sur les performances thermiques : les largeurs développées des profils sont plus importantes pour les

0,66 0,60 0,71

0,71 0,74

Métal avec coupure thermique 0,66

PVC

0,62 0,57 0,65

0,71 0,74 0,80 0,80 0,80

0,69 0,74

châssis coulissants, donc les déperditions accrues.

Performances thermiques des fenêtres actuelles : Compte tenu des différents facteurs énoncés, les coefficients de transmission thermique des fenêtres nues équipées de différents types de vitrages courants se situent dans les gammes présentées au tableau ci-dessous :

Vitrages isolants : - classique V1 - 4+12+4 clair

Ug = 2,8 W/(m².K)

Faiblement émissif - V.I.R.

V2 - 4+16+4 type A Ug = 1,8 W/(m².K)

- haute Performance V3 - 4+16+4 type B Ug = 1,6 W/(m².K) Coefficients de transmission thermique Uw de fenêtres courantes Matériau Bois

Bois Aluminium à coupure thermique Aluminium à coupure thermique PVC

PVC

Nature de la menuiserie Fenêtres et portes-fenêtres battantes - fenêtres - portes-fenêtres sans soubassement Fenêtres et portes-fenêtres coulissantes - fenêtres - portes-fenêtres sans soubassement Fenêtres et portes-fenêtres battantes - fenêtres - portes-fenêtres sans soubassement Fenêtres et portes-fenêtres coulissantes - fenêtres - portes-fenêtres sans soubassement Fenêtres et portes-fenêtres battantes - fenêtres - portes-fenêtres sans soubassement Fenêtres et portes-fenêtres coulissantes - fenêtres - portes-fenêtres sans soubassement

Vitrage V1

Vitrage V2

Vitrage V3

2,70 à 2,90 2,70 à 2,90

2,00 à 2,30 2,00 à 2,30

1,80 à 2,20 1,80 à 2,10

2,70 à 2,90

2,00 à 2,30

1,80 à 2,10

3,00 à 3,80 3,00 à 3,70

2,40 à 3,30 2,40 à 3,10

2,20 à 3,10 2,40 à 3,00

3,30 à 4,00 3,20 à 3,80

2,70 à 3,50 2,60 à 3,30

2,50 à 3,30 2,50 à 3,10

2,40 à 2,90 2,50 à 2,90

1,90 à 2,40 1,90 à 2,40

1,70 à 2,30 1,70 à 2,20

2,60 à 3,00 2,60 à 3,10

2,00 à 2,50 2,00 à 2,50

1,80 à 2,20 1,80 à 2,20

Exemples de valeurs de Ujn : Dans les hypothèses suivantes correspondant au cadrage de la NRT : - utilisation d'un vitrage peu émissif VIR 4+16+4, Ug = 1,8 W/(m².K) - avec un volet roulant PVC de perméabilité faible, DR = 0,19 m².K/W les valeurs suivantes de Ujn (coefficient U moyen jour-nuit) peuvent être obtenues pour les fenêtres et portes-fenêtres avec : - menuiseries bois : Ujn = 1,7 à 2,0 W/(m².K) - menuiseries aluminium à coupure thermique (battantes et autres) Ujn = 2,0 à 2,7 W/(m².K) - menuiseries PVC Ujn = 1,5 à 2,1 W/(m².K)

Impacts environnementaux et sanitaires fréquemment mentionnés • Gestion des déchets - le bois peut être recyclé ou incinéré, quant à l'aluminium et au PVC ils peuvent être recyclés; les solutions techniques existent mais le problème essentiel reste le tri et la collecte des ces constituants lors de la démolition. - pour les autres constituants comme les joints d'étanchéité ou les intercalaires, on ne dispose pas d'information. Mais le faible volume de joints et surtout la difficulté de l'opération de dépose sont un obstacle, du point de vue économique, au recyclage. - les gaz rares (Argon), très rarement utilisés, pourraient être recyclés. • Impacts sanitaires : - pour le bois, les produits de préservation peuvent avoir un impact sanitaire lors de leur application et en cas d'incendie. - pour le PVC, il faut penser à l'émission d'acide HCl et aux fumées en cas d'incendie.

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées

B-1.2

Fenêtres de toit Les fenêtres de toit disponibles sur le marché français sont exclusivement à menuiserie bois. Elles peuvent être équipées d'origine de volets roulants ou/et de stores d'occultation intérieurs. Pour des inclinaisons de vitrages inférieures à 60° par rapport à l'horizontale, les coefficients de transmission thermique des vitrages sont plus élevés qu'en position verticale : - double vitrage clair

- double vitrage type B

4+8+4

Ug = 3,5 W/(m².K)

4+12+4

Ug = 3,4 W/(m².K)

4+16+4

Ug = 2,2 à 2,4 W/(m².K)

peu émissif (ε ≤ 0,10) (Les valeurs indiquées ci-dessus correspondent à des vitrages horizontaux.)

Performances thermiques des fenêtres de toit

• Avec les dimensions et les types de menuiseries les plus courantes, en inclinaison < 60° : - double vitrage clair - double vitrage peu émissif

Uw = 2,80 à 3,50 W/(m².K) Uw = 1,80 à 2,70 W/(m².K)

• Avec store d'occultation : - double vitrage clair - double vitrage peu émissif

Uw = 2,40 à 3,10 W/(m².K) Uw = 1,70 à 2,50 W/(m².K)

• Avec volet roulant (∆R = 0,14 m2.K/W) : - double vitrage clair - double vitrage peu émissif

Uw = 2,20 à 3,10 W/(m².K) Uw = 1,70 à 2,50 W/(m².K)

Performances Énergétiques des Éléments transparents

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B-2

Fenêtres à isolation pariéto-dynamique Depuis 1977 sont apparus des composants fenêtres dits "à isolation pariéto-dynamique". Le principe consiste à faire circuler l'air entrant entre les vitrages, au moyen d'orifices aménagés dans la menuiserie. Dans les versions les plus performantes de ces composants, la menuiserie est en PVC, et la partie vitrée constituée d'un simple vitrage et de deux survitrages ouvrants côté intérieur, ménageant ainsi deux lames d'air ventilées. Un volet roulant PVC peut ménager, de nuit, une troisième lame d'air améliorant l'efficacité du système. L'air neuf entrant, sous l'effet de la ventilation mécanique, récupère une partie des déperditions thermiques au travers du vitrage, et est donc préchauffé. Le vitrage peut être considéré comme un échangeur sur l'air, dont l'efficacité dépend du débit surfacique traversant le vitrage. En contrepartie, les déperditions thermiques au travers du verre intérieur sont sensiblement accrues, par rapport au cas du même vitrage sans circulation d'air. Un avantage du système est la diminution des courants d'air froids dus aux entrées d'air. La méthode de calcul des déperditions est en cours d’adaptation aux règles Th-C. Le fonctionnement permanent de la ventilation mécanique est nécessaire pour éviter l'apparition de condensations à l'intérieur du vitrage.

Fenêtre à isolation pariéto-dynamique

Performances Énergétiques des Éléments transparents

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B-3

Blocs baie Le bloc-baie est un ensemble intégré comprenant la fenêtre ou la porte-fenêtre, le volet roulant et son coffre, prêt à installer dans l'ouverture de la paroi. Il existe des blocs-baies comportant des éléments aluminium, mais les produits les plus connus sur le marché sont réalisés intégralement en PVC.

Exemples de performances : • avec double vitrage classique: Uw = 2,4 à 2,8

Ubb,jn = 1,9 à 2,2

W/(m².K)

• avec double vitrage peu émissif (type A) : Uw = 2,0 à 2,2

Les blocs-baies en PVC font l'objet d'une certification NF/CSTBat. Les performances thermiques de ces composants peuvent donc être appréciées globalement sous forme d'un U jour-nuit intégrant les déperditions du coffre de volet roulant. Les volets roulants associés sont de classe 4 (faible perméabilité).

Bloc baie

Ubb,jn = 1,6 à 1,8

W/(m².K)

Performances Énergétiques des Éléments transparents

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B-4

Façades légères

Par opposition aux façades traditionnelles constituées d'éléments porteurs lourds (béton ou maçonnerie), dans lesquelles les éléments transparents sont du type fenêtre précédent, la façade légère est constituée d'éléments non porteurs fixés sur une structure métallique.

Les façades légères sont séparées en trois types, selon leur position par rapport au nez de planchers : - façade rideau, située entièrement en avant des nez de planchers - façade semi-rideau, multi-paroi dont la paroi intérieure est située entre deux planchers, et la paroi extérieure en avant des nez de planchers. - façade panneau, située entièrement entre les planchers.

Types de façades légères


Façades panneaux Elles sont réalisées à partir d'un bâti dormant, très généralement métallique, fixé sur le gros œuvre. Les cadres ainsi réalisés sont destinés à recevoir tous types de châssis ouvrants, fixes ou éléments de remplissage. La technologie de ces panneaux de façades est identique à celle des fenêtres métalliques vues dans la fiche B1.
Façades rideaux Deux systèmes sont utilisés : le système de type " panneaux " et le système de type " grille ".

Dans le système " grille ", le plus courant, la façade est composée de profils montants rigides et de traverses délimitant les éléments de remplissage, fixés sur ces profils. Plusieurs systèmes constructifs sont utilisés en façade rideau grille - système classique dit " à capot et serreur " - système à trame marquée dit " VEP : Verre Extérieur Pareclosé " - système à façade lisse dit " VEC : Verre Extérieur Collé " - façade en verre structurel dit " VEA : Verre Extérieur Attaché"

Le système " panneaux ", aujourd'hui peu utilisé, se compose d'éléments de façade cadre et remplissage intégralement fabriqués en usine, et fixés sur les planchers.

Façades panneau

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Calcul du coefficient U moyen des façades

Protection solaire des façades légères

Le coefficient de transmission thermique moyen d'un élément de trame d’une façade rideau est calculé par :

Les stores extérieurs - qui sont les plus performants - sont très rarement utilisés en France sur les façades légères.

Ucwi =

∑U A g

g

+ ∑ Uf Af + ∑ Up Ap + ∑ Ψg lg + ∑ (Ag + Af + Ap )

∑Ψ l

p p

où Ag : est la plus petite aire visible du vitrage, vue des deux côtés de la paroi, en m2; Af : est le plus grande aire projetée de la menuiserie prise sans m2;

recouvrement, vue des deux côtés de la paroi, en Ap : est la pluspetite aire visible du panneau opaque, vue des deux côtés de la paroi, en m2; Ug : est le coefficient surfacique en partie centrale du vitrage, en W/(m2.K); Uf : est le coefficient surfacique de la menuiserie, en W/(m2.K); Up : esr le coefficient surfacique en partie centrale du panneau opaque, en W/(m2.K); lp : est le plus grand périmetre visible du panneau, vu des deux côtés de la paroi, en m; lg : est le plus grand périmetre visible du vitrage, vu des deux côtés de la paroi, en m; Ψg : est le coefficient linéique dû à l’effet thermique combiné de l’intercalaire du vitrage et du profilé, en w/(m.K); Ψp : est le coefficient linéique dû à l’effet thermique combiné de l’espaceur du panneau et du profilé, en w/(m.K);

Il est fait appel à trois systèmes de protection solaire : a) Vitrage isolant réfléchissant + stores intérieurs b) Vitrages isolants ou respirants avec store intégré, vénitien ou à enroulement c) Façade double peau - verre extérieur et vitrage isolant -, avec store intégré dans l'espace compris entre la peau extérieure et le vitrage. Un facteur solaire inférieur ou égal à 0,20 est réalisable avec ces différentes techniques. Cependant, les vitrages fortement réfléchissants sont actuellement moins prisés des architectes, ce qui limite l'efficacité de systèmes de type a).

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées

B-4.1

Façades légères classiques

Système constructif " capot et serreur " (figure B-4.1.1) : Les profilés constituant la grille de la façade ont une forme (1) permettant l'insertion d'un élément de remplissage (2). Les éléments de remplissage sont maintenus en position par calage dans les feuillures des profils et par les profilés serreurs extérieurs (3), qui sont habillés par un capot clipsé (4). Les profils des montants et traverses, massifs, ont une largeur développée intérieure importante, qui conduit à des conductances linéiques élevées en l'absence de coupure thermique.

Diverses dispositions sont prises pour assurer une rupture de pont thermique : - barrières d'étanchéité en joints EPDM épais au contact du vitrage - vissage ponctuel entre serreur et profil de structure, - au travers d'intercalaires en matière synthétique assurant une rupture thermique.

Exemples de performances thermiques de trames, partie vision: - Capot et serreur sans coupure thermique : Uf = 8 W/(m2.K), avec double vitrage classique 6+10+6 fixe (en serreur sans châssis) Ug = 2,9 W/(m2.K) trame 1,5 x 1,6 m

Ucwi = 3,4 W/(m2.K)

- Capot et serreur avec coupure thermique Uf = 4 W/(m2.K) double vitrage 6+16+6 peu émissif + argon Ug = 1,4 W/(m2.K) en châssis métallique avec coupure thermique Uf = 2,5 W/(m2.K) trame 1,2 x 1,2 m

- Capot et serreur sans coupure thermique Uf1 = 8 W/(m2.K), double vitrage classique 6+10+6 Ug = 2,9

W/(m2.K)

en châssis métallique sans coupure thermique Uf2 = 5 W/(m2.K) W/(m2.K) trame 1,5 x 1,6 m Ucwi = 4

Figure B-4.1.1 - Système constructif avec capot et serreur

Figure B-4.1.2 - Système avec rupture de pont thermique

Ucwi = 2,2

W/(m2.K)

Performances Énergétiques des Éléments transparents

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B-4.2

Systèmes constructifs VEP et VEC De conceptions assez voisines, les systèmes VEP (Verre extérieur Pareclosé) et VEC (Verre Extérieur Collé) se distinguent par l'aspect et le mode de fixation des volumes verriers :

ils sont maintenus par collage sur toute leur périphérie sur les cadres dormants fixés à l'ossature; des organes ponctuels de sécurité sont obligatoires en cas de défaillance du collage ; la façade est lisse

en VEP : (fig. B-4.2.1) ils sont maintenus par des pattes d'attache et une pareclose extérieure sur toute leur périphérie : la façade apparaît tramée en VEC : (fig. B-4.2.3)

Performances thermiques : Bien que la plus grande partie de la masse métallique soit du côté intérieur, les jonctions entre volumes verriers présentent des points faibles thermiques : - dans le système VEP, la tranche des vitrages isolants est "shuntée" thermiquement par le cadre dormant, en continuité métallique plus ou moins directe avec la pareclose extérieure - dans le système VEC, la tranche des vitrages isolants est généralement directement exposée à l'ambiance extérieure, via cependant des interstices réduits où les échanges thermiques sont limités; un profilé d'étanchéité limitant la profondeur de pénétration de l'air extérieur entre les vitrages joue un rôle favorable.

On distingue les vitrages VEC dits " bordés "( fig. B-4.2.3), où le cadre se prolonge jusqu'à la face extérieure du vitrage, et " non bordés " (fig B-4.2.4), ces derniers étant plus favorables sur le plan thermique. Les profils destinés à recevoir des vitrages respirants de forte épaisseur présentent des déperditions linéiques plus importantes.

Exemples de performances : Profil VEC classique, sans dispositions particulières Uf = 7 à 9 W/(m2.K)

Les performances moyennes de la façade dépendent largement de celle des remplissages et des ouvrants.

Profil VEC avec protection thermique vinylique Uf = 2,4 à 4,5 W/(m2.K)

Il est de plus en plus fait appel à des vitrages performants (peu émissifs type B avec Air ou Argon, Ug = 1,6 à 1,2 W/(m².K).

Isolation Thermique Performances énergétiques des

Figure B-4.2.1 - Système VEP - Coupe

Fiche B-4.2.2 - Système VEP - Coupe horizontale sur façade rideau VEP (Doc. Seplumic)

Figure B-4.2.3 - Système VEC - Coupe de principe

Figure B-4.2.4 -Système VEC non bordé- Coupe horizontale sur façade rideau VEC (Doc. Seplumic)

Performances Énergétiques des Éléments transparents

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B-4.3

VEA - Verre Extérieur Attaché

Le VEA est une technique de mise en œuvre de produits verriers constituant l'enveloppe extérieure de bâtiments et qui fait intervenir, pour ces éléments verriers, au moins un dispositif de fixation mécanique ponctuel, traversant ou non. Il s'agit de façades généralement entièrement vitrées, constituées de panneaux verriers munis de garnitures d'étanchéité entre vitrages.

Le coefficient de transmission thermique surfacique d'un élément de VEA est obtenu par : χ n Ψ

La technique VEA s'applique fréquemment en simple vitrage. Dans le cas de vitrages isolants, les points singuliers sont constitués essentiellement par les attaches traversantes. Un élément verrier comporte en général 4 ou 6 points d'attache, qui constituent un pont thermique structurel. Des verres à couche faiblement émissive peuvent être utilisés en VEA. Les applications actuelles sont réalisées avec des couches de type pyrolitique.

P

[W/m².K] U = Ug + (n.χ + Ψ.P)/A étant le coefficient de transmission ponctuel d'une attache [W/K] le nombre d'attaches le coefficient de transmission thermique linéique périphérique dû à l'intercalaire, comme pour les vitrages isolants classiques le périmètre du vitrage

Exemples de valeurs du coefficient de transmission ponctuel d'une attache : - simple vitrage e = 8 à 15 mm

χ = 0,020 W/K

e > 15 mm

χ = 0,025 W/K

- double vitrage χ = 0,03 à 0,04 W/K

Attache VEA (doc. PILKINGTON)

Performances Énergétiques des Éléments transparents

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B-4.4

Façade double peau

Souvent implantée en façade de type semi-rideau, la façade double peau est constituée de deux vitrages indépendants, généralement : - un simple vitrage extérieur - un vitrage isolant intérieur

Sa protection solaire est assurée par un store vénitien ou à enroulement, soit tendu dans l'espace entre vitrages, soit intégré au vitrage isolant intérieur.

L'espace entre vitrages (inter-espace) peut être de 0,30 m à 1 m.

Ses avantages sont une isolation améliorée par la présence du vitrage extérieur, ainsi qu'une bonne capacité de récupération des apports solaires en hiver. Ses contraintes particulières sont les risques de condensations pouvant être engendrés par des fuites de l'air intérieur vers l'inter-espace, ainsi que les risques de surchauffe d'été des surfaces situées dans l'inter-espace. Il est donc en général nécessaire de ventiler, l'inter-espace sur l'extérieur, de manière naturelle ou mécanique, la peau intérieure devant être la plus étanche possible pour éviter les risques de condensation. Cette ventilation, très favorable à la protection solaire en été, réduit légèrement l'isolation thermique due à la peau extérieure. Elle est de préférence réglable en fonction des besoins.

Les performances thermiques de la double peau dépendent fortement de celles du vitrage intérieur. Avec un vitrage isolant intérieur classique (Ug = 2,7 W/(m².K)), le coefficient Udp de la double peau serait de l'ordre de 2,2 W/m².K sans ventilation de l'inter-espace, et d'environ 2,4 W/m².K avec ventilation. On peut considérer que la double peau apporte une résistance thermique additionnelle de l'ordre de 0,10 m².K/W si l'espace est ventilé. Le facteur solaire d'une double peau peut être très performant, la ventilation permettant d'éliminer en grande partie l'échauffement de l'inter-espace dû à la présence du store. Un facteur solaire inférieur ou égal à 0,15 peut être obtenu avec ce système.

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées

B-4.5

Façade respirante

Le vitrage respirant constitue une conception alternative à celle du vitrage isolant scellé. L'espace d'air entre les verres est mis en communication avec l'extérieur par de petits orifices calibrés, situés à un seul niveau (bas ou haut), assurant un équilibre avec la pression de vapeur extérieure. La durée de vie de ce vitrage est donc indéfinie. Le vitrage n'est pas ventilé, et ses performances sont équivalentes à celles d'un vitrage scellé, il est seulement "respirant ". En contre-partie, il subsiste un risque d'embuage, au moins momentané, si les orifices d'équilibrage sont insuffisants. Un avantage du vitrage respirant est de ne pas se mettre en pression sous l'effet de l'échauffement. Il permet donc de réaliser de petits volumes, avec un espace d'air important, même avec des verres épais, et d'intégrer un store entre les verres.

Les verres peuvent être revêtus de couches faiblement émissives uniquement de type pyrolitique, plus résistantes aux effets de l'humidité. Le vitrage respirant, avec couche faiblement émissive pyrolitique, peut présenter un coefficient Ug de l'ordre de 1,5 W/(m².K). La présence d'un store intégré déployé le réduit à 1,4 W/(m².K), ou moins si le store présente lui-même une face faiblement émissive. Les menuiseries associées aux vitrages respirants peuvent être en PVC ou en aluminium à coupure thermique. Les profilés correspondants sont plus volumineux que ceux utilisés en vitrage isolant, et se situent dans les gammes hautes des valeurs de Um associées à ces produits.

Performances thermiques :

Le vitrage respirant, avec couche faiblement émissive pyrolitique, peut présenter un coefficient Ug de l'ordre de 1,5 W/(m².K). La présence d'un store intégré déployé le réduit à 1,4 W/(m².K), ou moins si le store présente lui-même une face faiblement émissive.

Les menuiseries associées aux vitrages respirants peuvent être en PVC ou en aluminium à coupure thermique. Les profilés correspondants sont plus volumineux que ceux utilisés en vitrage isolant, et se situent dans les gammes hautes des valeurs de Um associées à ces produits.

Performances Énergétiques des Éléments transparents

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B-4.6

Verre profilé ou moulé

Le verre profilé ou moulé appartient à la gamme des systèmes architecturaux traditionnels de façade.

Leur avantage est de présenter une forte résistance aux contraintes mécaniques (résistance aux chocs, au vent, au feu).

Il s'agit de verres coulés, profilés généralement en U, dont une face peut être granitée.

Le verre profilé peut être assemblé en double paroi, en associant symétriquement deux profils (Ug de l'ordre de 2,7 W/(m².K)).

Verre profilé (doc. PILKINGTON)

Performances Énergétiques des Éléments transparents

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B-5

Verrières

Les verrières sont des ouvrages inclinés associés à la construction, généralement de grandes dimensions. Les pans des verrières, constitués de montants (chevrons), sont divisés par des traverses. A l'origine, les verrières étaient réalisées en acier et en verre.

Le remplissage, initialement fréquemment réalisé en verre armé simple, est actuellement généralement en double vitrage. Le verre intérieur doit être feuilleté. Les verres sont plus épais qu'en façade, pour assurer la résistance à la charge de neige.

Elles sont aujourd'hui généralement montées en aluminium, en raison de sa légèreté et de sa durabilité, associé ou non à une structure porteuse en acier.

Toutes les couches peu émissives peuvent être utilisées.

La technologie utilisée est celle des façades légères, type capot et serreur ou VEC, avec des profilés de forte inertie.

- double vitrage clair

Les profils sont de plus en plus systématiquement à coupure thermique.

6+8+44.2

Ug = 3,5 W/(m².K)

6+12+44.2

Ug = 3,4 W/(m².K)

Ils doivent assurer l'évacuation des eaux de pluie et de condensation.

La position inclinée du vitrage accroît le coefficient de transmission thermique :

- double vitrage 6+12+44.2

La présence d'une verrière introduit différents types de profils de raccordement au gros-œuvre ou aux murs-rideaux, ainsi qu'entre éléments de verrière situés dans des plans différents, qui présentent des déperditions supplémentaires relativement importantes.

peu émissif type A

Ug = 2,6 W/(m².K)

peu émissif type B

Ug = 2,3 à 2,4 W/(m².K)

Profils pour verrières

Protections solaires des verrières : Plus que les parois verticales, les verrières sont exposées à un fort ensoleillement, générant facilement des surchauffes intérieures. Une protection solaire est donc en général indispensable. Les risques de casse thermique, l'échauffement des joints de scellement des vitrages isolants ainsi que des verres feuilletés intérieurs constituent des limites techniques fortes pour le choix des solutions. Par ordre d'efficacité décroissante : - les brise-soleil horizontaux - les stores extérieurs mobiles peuvent être utilisés dans certains cas g = 0,10 à 0,15

- les vitrages réfléchissants, ou sérigraphiés, - les films réfléchissants collés extérieurs, de moindre durée de vie g = 0,25 à 0,60 - les stores intérieurs réfléchissants constituent encore une protection efficace derrière des vitrages clairs g = 0,30 à 0,50 - les stores intérieurs clairs - les velums atténuent surtout les apports lumineux g = 0,50 à 0,70

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées

B-6

Éclairants de toit Il s'agit ici essentiellement des lanterneaux, ponctuels ou filants, dont la technique est différente de celle des verrières. Ces lanterneaux sont le plus souvent constitués : - soit de plaques planes ou cintrées en polycarbonate alvéolaire, à double ou triple paroi - soit d'une double paroi en polycarbonate associées à une structure ouvrante ou fixe en aluminium ou PVC - fixée sur une costière sablière en aluminium ou acier galvanisé en raccord de toiture

Les coefficients U des parties claires sont d'environ : - 3,1 W/(m².K) pour les plaques polycarbonate alvéolaires de 10 mm - 2,4 W/(m².K) pour les plaques polycarbonate alvéolaires de 16 mm - 3,0 W/(m².K) pour les doubles parois polycarbonate

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées

B-7

Vérandas

La véranda est un ensemble menuisé et vitré accolé au bâtiment, permettant de créer un espace tampon entre l'intérieur et l'extérieur utilisable en permanence. Cet espace peut être chauffé ou non. Il doit être correctement ventilé pour éviter les condensations: ventilations naturelles haute et basse, ventilation mécanique associée ou non à celle du bâtiment. Avec l'utilisation du matériau aluminium, ces constructions sont à nouveau en plein essor, avec un marché en croissance constante. La structure porteuse est généralement en aluminium, parfois en PVC.

Elle comporte de multiples profils parfois massifs : angles, pannes sablière et faîtières, traverses. Ces profils sont actuellement réalisés avec coupure thermique pour réduire les risques de condensations. Les remplissages peuvent être : - des doubles vitrages, fixes ou en ouvrants - des plaques en polycarbonate alvéolaires - des éléments de remplissage opaques En tant qu'espace tampon, la véranda contribue à réduire les déperditions du logement. Protection solaire des vérandas Espace presque totalement vitré, la véranda nécessite des protections solaires bien adaptées pour être utilisable en été et même en demi-saison. Des produits spécifiques existent sur le marché : - store extérieur de véranda avec système de tension - store banne de véranda à bras télescopiques - stores intérieurs métallisés, plissés ou plans - stores velum à lames orientables aluminium ou bois

Protections solaires des vérandas : Espace presque totalement vitré, la véranda nécessite des protections solaires bien adaptées pour être utilisable en été et même en demi-saison. Des produits spécifiques existent sur le marché : - store extérieur de véranda avec système de tension - store banne de véranda à bras télescopiques - stores intérieurs métallisés, plissés ou plans - stores velum à lames orientables aluminium ou bois

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - État de l’art - 3. Fiches composants

3. Fiches Composants

Fiche C-1.11 Fiche C-1.12 Fiche C-1.13 Fiche C-1.21 Fiche C-1.22 Fiche C-1.23 Fiche C-1.24 Fiche C-1.3 Fiche C-1.4 Fiche C-1.5 Fiche C-1.6 Fiche C-3 Fiche C-3.1 Fiche C-3.2 Fiche C-3.3 Fiche C-3.4 Fiche C-3.5 Fiche C-4 Fiche C-4.1 Fiche C-4.2 Fiches C-4.3

Vitrage simple Vitrage simple - Verre feuilleté Vitrage simple - Cristaux liquides Vitrage isolant - double vitrage Vitrage isolant - triple vitrage verre Vitrage isolant - double vitrage + films tendus Vitrage isolant transparents Vitrage Chauffant Vitrage Organique Produits en polyester renforcé verre (PRV) Éléments de remplissage vitrés opaques Menuiseries Menuiserie bois Menuiserie PVC Menuiserie aluminium Menuiserie acier Menuiserie mixte Fermetures, stores et coffres Fermetures Stores Coffres de volets roulants

35

Performance Énergétique des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants

C-1.1.1

Vitrage simple

τ (%) v e 90

85

ρ1 (%) v e

ρ2 (%) v e

α (%) v e

8

8

2

7

7

8

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84

0,84

87

5,9

R dB(A) Route Rose 27

29

Tableau C-1.1.1.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre clair de 4 mm v : lumineux - e : énergétique

Le vitrage simple est caractérisé par un seul type de verre (simple ou à couche) associé à une menuiserie.

Les caractéristiques acoustiques des vitrages simples sont présentées dans le tableau C-1.1.1.2 ci-dessous. Pour les verres teintés ou à couches montés en simple vitrage, les caractéristiques acoustiques sont identiques à celle d'un simple vitrage.

Épaisseur (mm)

Poids (kg/m²)

RRoute (dB(A)

RRose (dB(A)

RRoute,fenêtre (dB(A)

3 4 5 6 8 10 12 15

7,5 10 12,5 15 20 25 30 37,5

24 27 28 29 30 31 32 33

27 29 29 31 32 33 35 36

24-27 27-28 28-30 29-32 30-34 31-35 32-36 33-37

Tableau C-1.1.1.2 - Caractéristiques acoustiques du simple vitrage

C-1.1.2

Vitrage simple - Verre feuilleté

ρ1 (%)

τ (%) v

e

29-88 35-75

ρ2 (%)

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84

0,84

65-80

5,6

α (%)

v

e

v

e

v

e

5-8

5-7

5-8

5-7

7-62

12-55

R dB(A) Route

Rose

30-38 32-42

Tableau C-1.1.2.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre feuilleté v : lumineux - e : énergétique

Caractéristiques lumineuses (%)

Type 33.2 clair 33.2 bronze 444.2 666.2

6.8 mm 6.8 mm 12.8 mm 19.5 mm

Caractéristiques énergétiques (%)

τ

ρ1

τ

ρ1

α1

88 29 85 82

8 5 8 7

76 34 66 57

7 5 6 6

17 61 28 37

Facteur solaire g (%) 80 50 73 67

R (dB(A) Route

Rose

30 30 33 35

33 33 35 39

Tableau C-1.1.2.2 - Caractéristiques spectrophotométriques et acoustique de verre feuilleté

transmission

Performance Énergétique des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants

Longueur d’onde (nm) Figure C-1.1.2.1 - Transmission spectrale de verre feuilleté (3/0,76/3 mm)

Épaisseur Type 33.1 33.2 44.2 55.2 66.2

(mm) 3,4 6,8 8,8 10,8 12,8

Poids (kg/m²)

RRoute (dB(A)

RRose (dB(A)

RRoute,fenêtre (dB(A)

15,4 15,8 20,8 25,8 30,8

30 30 31 33 33

32 33 34 35 35

30-33 30-33 31-35 33-35 33-36

Tableau C-1.1.2.3 - Caractéristiques acoustiques du vitrage simple feuilleté

Le verre feuilleté est une association d'au moins deux feuilles de verre liées par une matière plastique intercalaire caractérisée par son épaisseur, son adhésivité au verre et son absorption d'énergie mécanique. Cet assemblage est considéré comme un vitrage de sécurité. Différentes natures de matière servent à l'association des verres suivant les propriétés recherchées. Le nombre de feuilles de verres peut varier de 2 à 4 pour des épaisseurs s'échelonnant de 3 à 15 mm. Le verre utilisé peut être recuit, trempé, plan ou bombé, clair, coloré ou à couches. La couche intercalaire entre deux feuilles de verre peut être teintée ou décorée. Deux principes de fabrications sont possibles soit à partir d'un film, soit à partir d'un liquide.

2 Feuilletage à partir d'un liquide Pour ce type de fabrication, les verres sont en position verticale et écartés par un intercalaire périphérique dont l'épaisseur correspond à l'épaisseur du produit final injecté. Le remplissage s'effectue par gravité. La polymérisation est obtenue par des moyens thermiques ou optiques (UV). 3 Nomenclature Les verres feuilletés sont généralement désignés par une série de chiffre. Ces chiffres correspondent aux nombres de feuilles de verre et à leurs épaisseurs, ainsi qu'au nombre d'intercalaires. Par exemple :

1 Feuilletage à partir d'un film Le film le plus utilisé est le PVB (polyvinyle buthyral) d'une épaisseur de 0,38 mm. Après préparation de la surface du verre (nettoyage, lavage), les feuilles de verre et de PVB sont assemblées dans un espace conditionné en température, hygrométrie et hors poussière. Après assemblage, cette composition est soumise à un traitement thermique (130° à 150°C) sous pression (6 à 12 bars) pendant un temps variable de 3 à 8 heures dans un autoclave. Après refroidissement contrôlé dans l'autoclave l'adhésion du PVB au verre est voisine de la force de cohésion du verre.

- un verre feuilleté 33-1 correspond à deux feuilles de verre de 3 mm d'épaisseur et d'un intercalaire PVB de 0,38 mm ; - un verre feuilleté 888-4 correspond à trois feuilles de verre de 8 mm d'épaisseur et de 4 intercalaires en PVB de 0,38mm.

Performance Énergétique des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants

C-1.1.3

Vitrage simple - Cristaux liquides Le vitrage à cristaux liquides permet de faire varier la privacité d'un lieu sans diminuer fortement les apports lumineux. Les deux états du vitrage sont : transparence ou diffusion de la lumière par application d'un champ électrique.

Verre Figure C-1.1.3.1 - Représentation schématique d'un vitrage Cristaux à cristaux liquides liquides

τ (%) v 48-76

ρ1 (%) e

v

ρ2 (%) e

v

α (%) e

v

e

53-77 18-27 14-20 18-27 14-20 25-34 20-33

Electrode transparente

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84

0,84

69-61

5

R dB(A) Route

Rose

30

32

Tableau C-1.1.3.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du vitrage à cristaux liquides v : lumineux - e : énergétique On appelle cristal liquide ou état mésomorphe, l'état de la matière qui possède simultanément les propriétés du solide cristallin (anisotropie spatiale des propriétés physiques) et celles des liquides (fluidité, coalescence des gouttes par contact). Cet état peut être obtenu de deux façons : - pour les corps purs, la seule façon est de faire varier la température. La phase mésomorphe existe entre deux températures caractéristiques : ce sont les cristaux liquides thermotropes. - pour les corps en solution, le paramètre concentration vient s'ajouter à la température : ce sont les cristaux liquides lyotropes. Pour les applications qui nous intéressent, nous nous limiterons aux cristaux liquides thermotropes. Suivant la forme des molécules constituant les thermotropes, on distingue trois grandes catégories : A les calamitiques : molécules de forme allongée sensiblement rectiligne. B les cristaux plastiques : molécules sphériques. C les disquotiques : molécules en forme de disques. Les cristaux liquides utilisés pour des applications afficheurs, display et vitrage font partie de la famille des cristaux liquides calamitiques. Cette famille de cristaux liquides est généralement divisée en trois phases, nématiques, cholestériques et Smectiques (figure C-1.1.3.2). 1 Nématiques La structure de la phase nématique est représentée sur la figure C-1.1.3.2. Les centres de gravité des molécules sont répartis aléatoirement, comme dans un liquide ordinaire, mais les molécules sont parallèles entre elles. Cette direction commune d'alignement est appelée directeur du cristal liquide. On peut distinguer les deux sens + et - et théoriquement, la direction peut être quelconque ; mais en pratique des forces très faibles telles que celles qu'imposent les parois du contenant suffisent pour déterminer la direction d'alignement. Cette phase nématique n'existe qu'avec des molécules non chirales (c'est-à-dire identiques à leur image dans un miroir).

Figure C-1.1.3.2 Différentes phases des cristaux liquides calamitiques 2 Cholestériques Ces cristaux liquides cholestériques ressemblent aux cristaux liquides nématiques mais présentent une distorsion hélicoïdale à grande distance. Les centres de gravité des molécules n'ont pas d'ordre à grande distance et l'orientation moléculaire est en moyenne parallèle à une direction . Mais cette direction n'est pas constante dans l'espace. La structure est donc périodique. Le signe du pas p permet de distinguer les hélices droites des hélices gauches. Le pas p dépend du cristal liquide et de la température. 3 Smectiques Les cristaux liquides smectiques sont caractérisés par une structure stratifiée ; les centres de gravité des molécules répartis dans des plans parallèles et équidistants. Suivant l'arrangement des molécules dans ces couches, on distingue trois types principaux de cristaux liquides smectiques : - smectique A pour lesquels les molécules sont perpendiculaires aux couches - smectique C pour lesquels les molécules font un angle w avec la perpendiculaire des couches - smectiques B et H qui sont des smectiques A et C pour lesquels il existe une périodicité des centres de gravité des molécules à l'intérieur des couches.

Pour des applications en grande surface, on parle généralement de cristaux liquides dispersés (PDLC, Polymer-Dispersed Liquid Cristal) et des cristaux liquides encapsulés (NCAP, Nematic Curvilinear Aligned Phase). Ces systèmes sont issus de cristaux liquides nématiques enfermés dans des microcavités. Les PDLC et les NCAP ont des caractéristiques très semblables, mais sont définis différemment dans la littératures des brevets par leur mode de préparation. Les films NCAP sont préparés à partir d'une émulsion, tandis que les films PDLC sont issus d'une solution isotrope qui forme des phases séparées pendant le séchage. 4 Effets électrooptiques des cristaux liquides Un grand nombre d'effets électrooptiques sont utilisés par les cristaux liquides : - diffusion de la lumière - absorption de la lumière. 4.1 Diffusion de la lumière Sans application de champ électrique, les gouttelettes de cristaux liquides nématiques ont une orientation aléatoire dans le polymère et la lumière qui traversent le film est diffusée. A partir d'une tension de seuil Vs, les gouttelettes de cristaux liquides s'orientent suivant les lignes de champ et permettent la transparence (Figure C-1.1.3.3). Les tensions électriques alternatives appliquées sont d'environ 100 V. Les courbes spectrales de transmission normale/hémisphérique pour les deux états sont donnés figure C1.1.3.4. La transmission normale/hémisphérique est plus importante lorsque la tension électrique est appliquée. L'épaisseur de la couche de cristaux liquides influence la vision angulaire à travers ce type de vitrage. En effet, plus la couche active est épaisse, plus l'angle de vision se réduit.

4.2 Absorption de la lumière (Effet Guest-Host) L'effet "guest-host" relié au champ électrique contrôle l'absorption de molécules de colorant dichroïques dissoutes dans les cristaux liquides. Les molécules de colorants dichroïques ont un axe d'absorption. La lumière polarisée est fortement absorbée le long de cet axe, tandis que la lumière polarisée perpendiculairement à cet axe est très faiblement absorbée. L'absorption des molécules de colorants dichroïques dépend de l'orientation, de la polarisation et de la direction de propagation de la lumière. Les colorants dichroïques sont solubles dans de nombreux cristaux liquides à faible concentration. Les molécules alignent généralement leur axe de structure avec l'axe des molécules de cristaux liquides. Comme l'absorption des molécules de colorant dépend de leur orientation, l'absorption des systèmes "guest-host" peut être contrôlée par le champ électrique. Les effets de "guest-host" sont observés avec les cristaux liquides nématiques, smectiques et cholestériques. Quelques systèmes "guest-host" requièrent un polariseur, d'autres non. Les systèmes à cristaux liquides sont toujours montés dans des verres feuilletés et sont composés d'une couche active prise entre deux conducteurs électroniques transparents de type ITO (Indium Tin Oxyde). On distingue deux grandes familles de produits ; les NCAP (Nematic Curvilinear Aligned Phase) et les PDLC (PolymerDispersed Liquid Cristal). Ces matériaux permettent de passer d'un état transparent à diffusant par application d'une tension électrique d'environ 100 Volts en courant alternatif. Le temps de réponse est de l'ordre de 100 ms. La consommation électrique est d'environ 20W/m². Il n'existe pas d'effet mémoire sur ce type de vitrage, lorsque la tension électrique n'est plus appliquée, le système retrouve sont état diffusant.

1.0

0.8

Transmission n/h

(a) Sans champ électrique

Circuit ouvert 120 Volts

0.6

0.4

0.2

0.0 0

500

1000

1500

2000

2500

Longueur d'onde (nm)

Figure C-1.1.3.4 - Spectre de transmission n/h d’un système à cristaux liquides entre diffusant et transparent.

Verre Cristaux liquides

Electrode transparente

1.0

(b) Avec champ électrique

Circuit ouvert

Hém isphérique

120 Volts AC

Diffus Direct

0.8

Transmission

0.6

0.4

0.2

0.0 500

V Figure C-1.1.3.3 - Principe des films NCAP et PDLC

1000

1500

2000

2500

Longueur d’onde (nm)

Figure C-1.1.3.5 - Spectre de transmission d’un système PDLC

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants

C-1.1.3

Vitrage simple - Cristaux liquides (suite) Le tableau C-1.1.3.2 ci-dessous présente les caractéristiques optiques d'un vitrage PDLC. Les courbes spectrales de transmission normale/hémisphérique, normale/directe et normale/diffuse pour des tensions appliquées de 0 et 100 Volts sont données figure C-1.1.3.5. Tableau C-1.1.3.2 - Caractéristiques optiques d'un système PDLC. (feuilleté de deux verres de 3 mm). PDLC

τv (%) 120 Volts 0 Volt 76

τe (%) 120 Volts 0 Volt

48

77

53

ρv (%) 120 Volts 0 Volt 18

27

ρe (%) 120 Volts 0 Volt 14

20

Les spectres de transmission en fonction de la tension appliquée montrent que la totalité de la transmission est diffuse lorsque la tension est nulle, alors que la transmission est directe pour une tension de 120 V a.c. Le tableau C-1.1.3.3 présente les caractéristiques du produit PrivaLite commercialisé par la société Saint-Roch (Filiale du groupe Saint Gobain).

Tableau C-1.1.3.3 - Caractéristiques thermo-optiques du produit Saint Gobain (Priva-Lite) Simple vitrage τv (%) ρv (%) Facteur U Diffus (%)

Double vitrage

ON

OFF

ON

OFF

78 14 / 6

48 14 / 100

69 19 2,80 6

40 20 2.80 100

C-1.2.1

Vitrage isolant- double vitrage

Le double vitrage est composé de deux produits de base : un verre et une lame de gaz. Les combinaisons multiples de ces deux produits permet de faire varier le facteur U en limitant les échanges par rayonnement (ε des verres) et par convection (nature des gaz et épaisseur).

Extérieur

Intérieur

ε1

ε2 ε3

Figure C-1.2.1.1 Représentation schématique d'un double vitrage

τ (%)

ρ1 (%)

ρ2 (%)

v

e

v

e

v

e

20-75

15-55

7-40

8-45

7-40

8-45

v

e

10-60 10-60

ε4

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84-0,05

0,84-0,05

25-66

2,8-1,1

α (%)

R dB(A) Route

Rose

28-40 33-46

Tableau C-1.2.1.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques d’un double vitrage à base de verre clair de 4 mm v : lumineux - e : énergétique

4.5

La figure C-1.2.1.2 présente la variation du facteur U au centre du vitrage en fonction de l'épaisseur de la lame de gaz (ici de l'air). Cette courbe présente un minimum pour une épaisseur de 14 mm. U (W/m²K)

4.0

Figure C-1.2.1.2 - Évolution du facteur U en fonction de l'épaisseur de la lame d'air

3.5

3.0

2.5

0

5

10

15

20

25

30

Epaisseur (mm)

La figure C-1.2.1.3 donne la variation du facteur U au centre du double vitrage en fonction des émissivité de surface des verres. Il est rappelé que la position respectivement en face 2 ou en face 3 de la couche faiblement émissive n'affecte pas la valeur de U mais modifie le facteur solaire du vitrage. Dans la première partie de la courbe, on fixe l'émissivité de la face coté gaz du verre extérieur à ε2=0,84 et on fait varier l'émissivité ε3 de la face coté gaz du verre intérieur de 0,84 à 0,05. Le facteur U varie de 2,8 W/(m²K) à 1,65 W/(m²K). Dans la seconde partie de la courbe, on fixe l'émissivité de la face coté U (W/m²K)

Performance Énergétique des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants

gaz du verre intérieur ε3 à 0,05 et on fait varier l'émissivité de la face coté gaz du verre extérieur ε2 de 0,84 à 0,05. Dans ces conditions, le facteur U au centre du double vitrage n'évolue que de 1,65 W/m²K à 1,59 W/m²K.

Vitrage 4mm /air 12 mm / 4

3.0 2.8

ε2=0.84 0.84>ε3>0.05

2.6 2.4

ε3=0.05 0.84>ε2>0.05

2.2 2.0 1.8 1.6

Figure C-1.2.1.3 Évolution du facteur U en fonction des émissivités des deux verres.

1.4

5

10

15

25

1/ε2 +1/ε3 -1

30

35

40

Le tableau C-1-2.1.2 résume les variations du facteur U au centre du vitrage en fonction de la nature du gaz et des émissivités corrigées des faces internes du double vitrage. Tableau C-1.2.1.2 - Facteur U au centre d'un double vitrage en fonction de la nature du gaz et de l'émissivité Vitrage 4/12/4 mm Air Argon Krypton Air (44%) Argon (22%) Krypton (34%)

Ug (W/(m²K)) ε2=ε3=0,84

Ug (W/(m²K)) ε2=ε3=0,05

2,8 2,7 2,6

1,7 1,4 1,2

2,7

1,5

Tableau C-1.2.1.3 : Caractéristiques acoustiques du vitrage double Épaisseur Type

(mm)

4/6/4 4/6/8 4/6/10 9/6/8 9/12/10 11/20/9

14 18 20 23 31 40

Poids (kg/m²)

RRoute (dB(A)

RRose (dB(A)

RRoute,fenêtre (dB(A)

25 30 35 41 46 48

28 29 31 35 37 40

33 33 35 39 42 46

28-33 29-34 31-35 35-38 37-40 40-43

Tableau C-1.2.1.4 : Caractéristiques acoustiques du vitrage double avec feuilleté Épaisseur Type 4/6/33.1 4/6/44.2 4/6/55.2

(mm)

Poids (kg/m²)

RRoute (dB(A)

RRose (dB(A)

RRoute,fenêtre (dB(A)

25,4 30,8 35,8

30 30 33

34 34 37

30-33 30-33 33-35

C-1.2.2

Vitrage isolant- triple vitrage verre

Comme dans le cas des doubles vitrage, la diminution du facteur U peut être obtenue en limitant le rayonnement (ε) et la convection (épaisseur et nature de la lame de gaz).

Extérieur

Intérieur

ε1

ε2 ε3

ε4

ε2-ε3

ε4-ε5

g (%)

U (W/m²K)

0,84-0,05

0,84-0,05

25-60

1,9-0,6

Figure C-1.2.2.1 Représentation schématique d'un triple vitrage

ρ1 (%)

τ (%)

ρ2 (%)

α (%)

v

e

v

e

v

e

20-75

15-55

7-40

8-45

7-40

8-45

v

e

10-60 10-60

ε6

ε5

Tableau C-1.2.2.1 - Caractéristiques thermo-optiques d’un triple vitrage à base de verre clair de 4 mm v : lumineux - e : énergétique

4.0

3.5

3.0

2.5

U (W/m ²K)

Performance Énergétique des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants

2.0

1.5 5 10 5

15 10 20

15

Epaisseur lame 1 (mm)

20

Epaisseur lame 2 (mm)

Figure C-1.2.2.2 - Représentation 3D de l'influence de l'épaisseur des lames d'air dans le cas d'un triple vitrage

La figure C-1.2.2.3 présente l'évolution du facteur U au centre du triple vitrage en fonction de l'émissivité des différents verres. Le triple vitrage étudié se compose de trois feuilles de verres de 4 mm séparées par une lame d'aie de 12 mm d'épaisseur. La variation du facteur U au centre du vitrage en fonction de l'épaisseur de lame d'air est présenté sur la figure C-1.2.2.2. Comme dans le cas du double vitrage, on fixe dans un premier temps les émissivités des faces des verres les plus éloignés de la surface extérieure et on fait varier l'émissivité du verre intérieur.

On remarque dans cette courbe deux parties ou le facteur U, au centre du triple vitrage, décroît rapidement. Ces deux parties correspondent à la variation de l'émissivité de 0,84 à 0,05 d'un verre dans uns des deux lames d'air. Comme pour un double vitrage, la variation de l'émissivité du deuxième verre de la même lame de gaz a peu d'effet sur la réduction du facteur U.

2.0

1.8

ε 2 =0.05 ε 4 , ε 5 =0.84 0.84< ε 3 <0.05

ε 3 , ε 4 , ε 5 =0.84 0.84< ε 2 <0.05

ε 2 , ε 3 =0.05 ε 5 =0.84 0.84< ε 4 <0.05

U (W /m²K)

1.6

1.4

ε 2 , ε 3 , ε 4 =0.05

1.2

0.84< ε 5 <0.05

1.0

0.8 0

10

20

30

40

50

60

70

1/ε2 + 1/ε3 + 1/ε4 + 1/ε5 - 1 Figure C-1.2.2.3 - Évolution du facteur U en fonction des émissivités des verres

Le facteur U, dans le cas d'un triple vitrage, peut être inférieur à la valeur de 1,0 W/m²K si les émissivités des verres constituants le triple vitrage sont faibles comme le montre le tableau C-1.2.2.2

Vitrage 4/12/4/12/4 mm Air Argon Krypton Air (44%) Argon (22%) Krypton (34%)

U (W/m²K) ε2 = ε3 = ε4 = ε5 = 0,84

U (W/m²K) ε2 = ε3 = ε4 = ε5 = 0,05

1,9 1,8 1,7

0,9 0,7 0,6

1,8

0,7

Tableau C-1.2.2.2 - Facteur U au centre d'un vitrage en fonction de la nature du gaz et de l'émissivité

Performance Énergétique des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants

C-1.2.3

Vitrage isolant- double vitrage + films tendus

Pour les doubles vitrages à films tendus comme dans le cas des doubles vitrage, la diminution du facteur U peut être obtenue en limitant le rayonnement (ε) et la convection (épaisseur et nature de la lame de gaz). L'avantage de ce système est de pouvoir obtenir des caractéristiques thermiques équivalentes à celles d'un triple vitrage en conservant l'encombrement et le poids d'un double vitrage. Il existe également des systèmes à deux films tendus dans le double vitrage.

Extérieure

Intérieure

Dans ce type de montage, les couches basses émissivités sont généralement placées sur le film tendu. La figure 1-2.3.1 présente le schéma d'un film tendu dans un double vitrage symétrique (les épaisseurs de lames de gaz sont identiques). Figure C-1.2.3.1 Représentation schématique d'un double vitrage à films tendus

τ (%)

ρ1 (%)

ρ2 (%)

α (%)

v

e

v

e

v

e

40-85

20-75

8-40

8-35

8-40

8-35

v

e

35-50 12-70

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84-0,05

0,84-0,05

25-80

2,9-0,7

R dB(A) Route

Rose

28

33

Tableau C-1.2.3.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du vitrage à films tendus v : lumineux - e : énergétique

Caractéristiques lumineuses (%)

Type

τ 4/15/4 4/15/4 4/7/3/7/4

Standard 1 film 2 films Krypton

85 38-71 64

ρ1 8 18-41 20

Caractéristiques énergétiques (%)

τ 74 19-48 32

ρ1 8 8-10 33

α 18 42-73 12

Facteur solaire g (%)

U (W/m²K)

79 26-53 44

2,9 1,5-1,2 0,7

Tableau C-1.2.3.2 - Caractéristiques thermo-optiques de double vitrage à films tendus

Pour obtenir des facteurs U inférieurs à 1 W/m²K, deux films minces recouverts de couche basse émissivités peuvent être insérés entre les deux verres. Ce produit n'est pas très développé en France, mais en Europe, on trouve de nombreuses réalisations soit au Nord (Finlande), soit dans le sud (Espagne et Italie). Ce procédé est trop jeune pour que l'on puisse connaître le comportement à long terme des films tendus dans le double vitrage.

Performance Énergétique des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants

C-1.2.4

Vitrage isolant transparents Les vitrages isolants transparents peuvent être classés en quatre catégories ; les absorbeurs verticaux, les absorbeurs horizontaux, les structures à cavités et les quasi homogènes (Figure C-1-2.4.1). - Les absorbeurs horizontaux sont des verres feuilletés et des verres recouverts de films qui ont pour but soit de diffuser la lumière, soit de réduire les apports énergétiques du rayonnement solaire. Les films "solaires" ne modifient que très peu la transmission thermique des vitrages (sauf dans le cas des films basse émissivité). En revanche, leur absorption énergétique entraîne un échauffement du substrat.-

Absorbeur horizontal

Absorbeur vertical

Les absorbeurs verticaux correspondent à des doubles vitrages où la lame d'air est remplacée par des matériaux tubulaires en produit de synthèse. Leurs épaisseurs varient de 30 mm à 100 mm.-

Lamelles parallèles Nids d'abeilles Tubes capillaires

Les structures à cavités sont assez rigides (excepté pour les mousses) pour ne pas être prises entre deux feuilles de verre. Elles sont généralement en polycarbonate. Leurs épaisseurs varient de 8 mm à 60 mm.-

Structures à cavités

Les systèmes quasi homogènes sont des verres feuilletés contenant des fibres pour diffuser la lumière.

Multiparois nervurés Mousse

Quasi homogène Fibres de verre

Figure C-1.2.4.1 - Classification géométrique des isolants transparents

τ (%)

ρ1 (%)

ρ2 (%)

α (%)

v-

e

v

e

v

e

14-85

15-80

5-25

2-25

2-25

5-25

v

e

10-50 10-50

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84

0,84

25-80

2,9-0,7

R dB(A) Route

Rose

/

/

Tableau C-1.2.4.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du vitrage isolant transparent v : lumineux - e : énergétique

Le tableau C-1.2.4.1 présente les variations des caractéristiques optiques de transmission énergétique des absorbeurs horizontaux, verticaux et quasi homogènes en fonction de l'angle d'incidence. La transmission normale/normale est quasiment égale à 100% dans le cas d'un absorbeur vertical, et elle décroît à 68% pour une incidence de 60°.

Angle d’incidence (°) 0 15 30 45 60 75

Absorbeur horizontal (%) 85 85 85 80 68 39

Absorbeur vertical (%) 95 89 85 78 68 46

Quasi homogène (%) 80 80 78 75 68 56

Tableau C-1.2.4.2 - Caractéristiques optiques de transmission énergétique des absorbeurs

Le tableau C-1.2.4.3 présente différentes compositions chimiques pour les absorbeurs verticaux constitués de tubes cylindriques de différents diamètres. Sur des structures de ce type, l'angle d'incidence pour la mesure et le calcul des facteurs de transmission lumineux et énergétiques est important.

Matière

Densité (kg/m3)

Diamètre de cellules (mm)

Température maximum (°C)

Polyméthyle méthacrylate PMMA Polycarbonate PC Pyloéthylène Polytétrafluoréthylène Polyestercarnonate Polyesthersulfone PES Polycarbonate PC

31 30 18 48 30 36 36

3 3 3 3 3 3 4.2

90-105 120 160 150 175 215 120

Tableau C-1.2.4.3 - Caractéristiques physiques des structures capillaires.

Les structures à cavités sont généralement des produits à base de polycarbonate dont l'épaisseur peut varier de 8 à 60 mm pour un nombre de parois variant de 2 à 5. Un exemple de transmission lumineuse et énergétique est donné tableau C-1.2.4.4.

Type (16 mm) Triple paroi Transparent Blanc opale Bronze

(%) 76 48 35

(%) 82 71 55

(%) 23 21 14

Tableau C-1.2.4.4 - Facteur de transmission et de réflexion pour une structure de 16 mm d'épaisseur en 3 parois.

Performance Énergétique des Éléments transparents

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C-1.3

Vitrage Chauffant τ (%)

ρ1 (%)

ρ2 (%)

α (%)

v

e

v

e

v

e

v

e

69

44

16

27

/

/

15

28

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,05

0,10

51

1,1 à 1,6

R dB(A) Route

Rose

26

30

Tableau C-1.3.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du vitrage chauffant v : lumineux - e : énergétique

Le double vitrage chauffant est généralement constitué d'un double vitrage dont un des verres est recouvert d'une ou de plusieurs couches d'oxydes. La couche chauffante est placée sur le verre intérieur. Traversée par un courant électrique, cette couche métallique s'échauffe par effet Joule. Par conduction la température du verre interne augmente et le verre rayonne vers l'intérieur, mais aussi vers l'extérieur. Pour cette raison une couche réfléchissante au rayonnement infrarouge peut être déposée sur la face interne du verre extérieur pour renvoyer cette énergie vers l'intérieur. Ce type de solution permet d'éviter les parois froides et les risques de condensations sur les vitrages qui leurs sont associés. A notre connaissance, deux types de solutions sont envisagés : la première avec une seule couche basse émissivité sur le verre intérieur et une circulation d'air. La couche basse émissivité chauffée par le passage d'une tension électrique permet de réchauffée l'air qui pénètre dans la pièce (ce système nécessite une ventilation forcée car en cas d'inversion de température entre l'intérieur et l'extérieur, le sens du flux d'air est inversé). Dans ce type de solution, le bâti de la fenêtre est spécifique à cause de l'écoulement d'air. La seconde solution, avec deux couches d'oxydes métalliques, s'intègre comme un double vitrage classique. La seule contrainte est la possibilité de réaliser une amenée de courant dans le châssis de la fenêtre ou de la baie vitrée. Concernant les caractéristiques électriques pour les deux solutions, nous avons peu de données. Les puissances maximales dissipées peuvent varier de 250 à 600 W/m². Les données optiques de ce type de vitrage (transmission lumineuse et énergétique) sont fonction du type de couches métalliques déposées sur les verres ainsi que le nombre de couches. Le principal intérêt des vitrages chauffants est l'amélioration du confort thermique, particulièrement sensible dans les locaux comportant de grandes surfaces vitrées (vérandas par exemple). En termes énergétiques, l'intérêt est plus limité. Si le coefficient U du produit utilisé de manière passive (non chauffant) est très bas, sa valeur résultante en fonctionnement s'accroît notablement, du fait de la proximité de la surface chauffante de l'ambiance extérieure. De plus, les échanges convectifs et radiatifs sont accrus dans le vitrage en mode chauffage, et les déperditions finales équivalent à celles de vitrages plus classiques.

Intérieur

Extérieur

Source de chaleur

Figure C-1.3.1 - Schéma de principe de la fenêtre chauffante.

Performance Énergétique des Éléments transparents

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C-1.4

Vitrage Organique A la différence du verre, il s'agit de matériaux de synthèse issus de la chimie organique. Cette différence leur confère un certain nombre de propriétés qui, par rapport à celles du verre, constituent soit des avantages, soit des inconvénients. Il existe deux grandes familles de produits les polycarbonates (PC) et les polyméthacrylates (PMMA) Figure C-1.4.1 - Représentation schématique de différents

τ (%)

ρ1 (%)

ρ2 (%)

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84

0,84

0,7-0,4

2,9

α (%)

v

e

v

e

v

e

v

e

74-22

/

/

/

/

/

/

/

R dB(A) Route

Rose

20

20

Tableau C-1.4.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques d'un vitrage organique triple parois v : lumineux - e : énergétique
Caractéristiques physiques Parmi les avantages, on peut citer la non fragilité au choc (les polycarbonates sont pratiquement incassables), la légèreté et la résistance mécanique. Parmi les inconvénients, on note surtout la faible dureté de surface qui conduit à une sensibilité certaine à la rayure, à l'abrasion et à la combustibilité. Alors que le verre présente une inertie chimique quasi absolue (seuls les bases fortes et l'acide fluorhydrique l'attaquent) ; les polyméthacrylates et les polycarbonates sont attaqués par un certain nombre de produits chimiques, parmi lesquels des solvants, des acides et des bases. Ces produits existent sous plusieurs formes : plaques planes ou ondulées et plaques nervurées de deux à six parois. Les plaques peuvent être également teintées ou opalines.


Caractéristiques thermiques Ces produits se caractérisent par une forte dilatation thermique et par une sensibilité à la température, du point de vue des déformations sous charge. - Coefficient de dilatation : 6,5 à 7 10-5 (soit 7 à 8 fois celui du verre) Température de fléchissement sous charge (ASTM D 648) : - PMMA 90 à 100 °C - PC 135 à 140 °C Température maximale d'utilisation : - PMMA : 80 °C - PC : 120°C Au niveau de la transmission thermique, ils présentent tous un coefficient de conductivité thermique λ de 0.19 à 0.21 W/m.K, soit environ 5 fois plus faible que le verre. Quand ils sont utilisés en paroi simple, la faible valeur de ce coefficient ne leur confère pas un avantage déterminant par rapport au verre, le coefficient U se trouvant seulement amélioré de 10% environ.


Propriétés mécaniques Caractéristiques à 20°C Résistance à la traction (daN/mm²) Allongement de rupture (%) Module d’élasticité en traction (daN/cm²) Températures limites d’utilisation (°C) Masse volumique(kg/dm3) Résistance au choc

PMMA

PC

500 - 800 2 - 10 260 – 320 80 1.17 – 1.20 Moyenne

560 – 700 60 – 130 210 – 250 120 1.20 Excellente

Tableau C-1.4.2
Caractéristiques optiques Le tableau C-1.4.3 présente des caractéristiques lumineuses et thermiques de produits organiques structurés de différentes

Épaisseur (mm) 6 8 10 10 16 16 16 20

Nombre de parois 2 2 2 3 2 3 4 5

Poids apparent (g/m²) 1300 1500 1700 2000 3000 2800 3000 3300

épaisseurs et de différentes teintes. Ce type de produits est généralement disponible soit transparent (incolore, bronze bleu ou vert) soit diffusant (opalin).

Caractéristiques lumineuses Plaque transparente 82 82 81 73 77 76 71 64

Plaque bronze 35 35 35 35 35 35 35 /

(%) Plaque blanc opale 58 54 48 48 48 48 48 /

Tableau C-1.4.3 - Caractéristiques thermo-optiques de plaque

U (W/m²K) 3,5 3,3 3,0 2,7 2,9 2,4 2,15 1,8

Performance Énergétique des Éléments transparents

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C-1.5

Produits en polyester renforcé verre (PRV)

Ces produits sont composés de résines polyester avec adjuvants, et renforcements en fibres de verre sous forme de tissus ou mats, non tissés, fils broyés…


Caractéristiques thermiques Leur coefficient de dilatation est relativement faible : 8 à 20 106 /K selon le pourcentage de fibres.

Il existe de très nombreuses formulations.

La conductivité thermique de ces produits est de l'ordre de 0,3 W/m.K

Les applications bâtiment sont principalement en bardage ou en couverture, opaque ou translucide, en simple ou double paroi, sous forme de tôle plastique plane nervurée ou ondulée, opaque ou translucide. Ils peuvent également être utilisés pour la fabrication de portes et de châssis de fenêtres,

Leur transmission lumineuse est faible. Sauf compositions spécifiques, leur température maximale d'utilisation est de 80°C-

ainsi que pour de très nombreux produits industriels.

Le rayonnement solaire et la chaleur contribuent au jaunissement et à la perte de transmission lumineuse des éléments translucides, et limitent leur durée de vie.


Caractéristiques physiques Leur résistance mécanique est bonne. Ils sont peu fragiles au choc.

Certains de ces inconvénients peuvent être réduits par une couche de surface avec ou sans renforcement superficiel, ou un gel-coat, ou une couche de finition appliquée ultérieurement, ou encore une feuille thermoplastique.

Ils sont résistants aux acides, mais sont attaqués par les bases et les solvants. Leur résistance au feu est médiocre.

L'ensemble des caractéristiques mécaniques et optiques dépend très largement du rapport résine-fibres de verre, ainsi que des traitements de surface.

Performance Énergétique des Éléments transparents

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C-1.6

Éléments de remplissage vitrés opaques

Éléments de remplissage : Ces éléments sont un cas particulier des EdR (éléments de remplissage) des façades rideau. Leur mise en œuvre est proche de celle des produits verriers. Ils constituent un sandwich composé de deux peaux collées sur un cadre rigide en bois ou assemblées par un cadre métallique et comportant une âme isolante d'au moins 25 mm: - peau extérieure : glace émaillée trempée glace trempée traitée réfléchissante - isolant thermique : polystyrène expansé polystyrène extrudé mousse rigide en PVC mousse rigide polyuréthane laine minérale - peau intérieure tôle en acier galvanisé tôle en aluminium anodisé ou prélaqué

Ces éléments sont normalement conçus pour être pris en feuillure. Certains panneaux spécifiques développés par les fabricants d'EdR en association avec les gammistes aluminium sont destinés aux façades VEP et VEC.

Parties opaques pour les façades VEC : Il s'agit ici plus précisément d'une double peau, comportant : - un vitrage simple ou parfois isolant en peau extérieure, collé sur la structure secondaire - une lame d'air ventilée - un élément de remplissage (EdR) ou un panneau isolant en laine minérale - inséré dans un caisson en tôle, ou une paroi béton.

Les vitrages utilisables pour les éléments opaques des façades VEC sont des verres trempés ou durcis de 6 ou 8 mm, pouvant être opacifiés ou émaillés réfléchissants. ( voir fiches produits P-1.5 et P-1.6)

Performance Énergétique des Éléments transparents

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C-2

Survitrages

Un survitrage est un châssis rapporté sur le vantail d'une fenêtre existante.

La fenêtre existante doit pouvoir supporter le poids du survitrage (12 à 15 kg/m²).

Il est constitué d'un cadre rigide en métal ou PVC enchâssant une vitre, et ménageant par rapport au vitrage existant une lame d'air de 1 à 4 cm. L'étanchéité à l'air est assurée par un joint entre le cadre et l'ouvrant de la fenêtre qui est comprimé lorsque le survitrage est fermé.

Cette technique de réhabilitation n'est actuellement plus très fréquemment utilisée.

L'étanchéité à la vapeur d'eau du joint périphérique étant généralement imparfaite, le survitrage doit être aisément démontable pour essuyer les condensations pouvant apparaître sur la vitre extérieure.

Les performances thermiques sont analogues à celle d'un double vitrage classique de même épaisseur.

Les survitrages ouvrants sont articulés au moyen de paumelles ou charnières placées du côté des paumelles de la fenêtre.

Survitrage ouvrant

Performance Énergétique des Éléments transparents

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C-3

Menuiseries

Dans la plupart des cas, des parties opaques, indispensables à la tenue mécanique et à l'assemblage des éléments transparents, sont associées à ces éléments et font partie intégrante de la paroi transparente. L'ensemble de ces éléments opaques est connu sous le nom de "menuiserie ". Le matériau constituant d'une menuiserie doit répondre à différents critères : - esthétiques - économiques - mécaniques - de durabilité - thermiques et acoustiques - de santé Parmi les matériaux les plus répandus sur le marché on cite: - le métal (Aluminium, Acier) - les matériaux plastiques extrudés (PVC, ...) - le bois massif A ne pas oublier les menuiseries mixtes qui peuvent être constituées de deux ou plusieurs de ces matériaux. (menuiseries bois-alu, etc.).

Performance Énergétique des Éléments transparents

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C-3.1

Menuiserie bois Ce sont des profilés en bois massif qui ont de bonnes performances thermiques (λbois < 0.2 W/m.K). Cependant ils nécessitent un entretien permanent et sont plus fragiles vis à vis des agressions extérieures.

Les fenêtres en bois occupent 32 % de la part du marché en constructions neuves et 28 % en réhabilitation.

Performances thermiques : Les menuiseries bois sont caractérisées par leur coefficient de transmission thermique surfacique Uf [W/(m².K)]. Celui-ci dépend de l'épaisseur de la menuiserie, et de l'essence utilisée qui conditionne la conductivité thermique utile du bois : - 0,13 W/(m.K) pour les essences très légères (sapin) , 230 ≤ ρs < 500 kg/m3 - 0,15 W/(m.K) pour les essences légères (pin) , 500 ≤ ρs < 650 kg/m3 - 0,18 W/(m.K) pour les essences mi-lourdes (bouleau) 650 ≤ ρs < 700 kg/m3 - 0,23 W/(m.K) pour les essences très lourdes (chêne), 700 ≤ ρs

Conductivité thermique utile (W/m.K) 0,13 0,15 0,18 0,23

Épaisseur moyenne de la menuiserie 34 à 40 mm

40 à 50 mm

50 60 mm

60 à 80 mm

2,3 2,5 2,7 3,2

2,1 2,3 2,5 3,0

1,9 2,1 2,3 2,8

1,8 2,0 2,1 2,6

Performance Énergétique des Éléments transparents

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C-3.2

Menuiserie PVC

Elle est fabriquée par extrusion en continu et son pouvoir isolant ne nécessite aucune opération en post-extrusion. En effet ces profilés sont constitués de parois minces en PVC séparées par une multitude de chambres d'air.

Cependant ces renforts métalliques indispensables pour les performances mécaniques des profilés viennent dégrader ses performances thermiques, l'ampleur de leur impact étant fonction de la position et de la forme du renfort.

Un des inconvénients du PVC est sa faible résistance mécanique par rapport à l'aluminium ou l'acier. Pour remédier à cet inconvénient les concepteurs prévoient des renforts métalliques dans les chambres d'air dans le but de rigidifier le profilé.

Les fenêtres PVC occupent 37 % de la part du marché en constructions neuves et 59 % en réhabilitation.

Performances thermiques : Les menuiseries PVC sont caractérisées par leur coefficient de transmission thermique surfacique Uf [W/(m².K)]. La performance dépend du nombre de chambres dans l'épaisseur, et de la présence éventuelle de renforts métalliques.

Les coefficients de transmission thermiques surfaciques Um des menuiseries PVC actuelles sont compris entre 1,5 et 2,5 W/m².K.

Performance Énergétique des Éléments transparents

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C-3.3

Menuiserie aluminium Parmi les menuiseries métalliques, la menuiserie aluminium est majoritaire sur le marché; elle concerne aussi bien le logement que le tertiaire.

Une coupure thermique se réalise généralement par incorporation de barrettes de faible conductivité thermique entre les deux profilés extérieur et intérieur de la menuiserie.

On distingue deux types de menuiseries aluminium : avec et sans rupture de pont thermique.

Il existe deux types de barrettes à coupure thermique: - Les barrettes fines (polyamide ou PVC) (épaisseur d'environ 2 mm) serties dans les profilés. - Les barrettes de résine (polyuréthanne) coulées entre les deux profilés. Ce système est beaucoup moins fréquent que le premier. La menuiserie métallique en général n'occupe actuellement que près de 28 % du marché de la fenêtre en constructions neuves et 13 % en réhabilitation.

A l'origine, les profilés métalliques étaient tous sans coupure thermique ce qui donnait lieu à des phénomènes parasitaires de condensation superficielle. Une condensation non seulement gênante pour les occupants des locaux, mais à même, dans certains cas d'occasionner des désordres dans l'ouvrage. Outre les risques de condensation, ces profilés, par leur coefficient de transmission élevé, sont responsables de déperditions thermiques conséquentes à travers la baie. Entre-temps le vitrage a subi des évolutions fort intéressantes où ses performances thermiques ont été multipliées par quatre. Ces changements ont placé la menuiserie dans le collimateur ce qui a mobilisé les concepteurs gammistes autour du concept de la coupure thermique.

La quasi-totalité des façades légères est, par contre, fabriquée à base de profilés métalliques.

Performances thermiques : Pour les menuiseries métalliques sans coupure thermique, on considère un coefficient de transmission thermique surfacique Uf compris entre 7 et 8 W/m².K .

Exemples de valeurs de coefficients Uf (menuiserie à rupture de pont thermique) :

Les performances des profilés à coupure thermique sont également exprimées en termes de coefficient de transmission thermique surfacique, en accord avec la méthode de calcul des règles Th-U. Sur une même fenêtre, les différents éléments constitutifs de la menuiserie peuvent avoir des coefficients Uf très différents les un des autres, en fonction de leurs reliefs (influence des longueurs développées extérieure et intérieure) et de leurs dimensions, ainsi que de l'efficacité réelle de la coupure thermique.

Montants

Uf1 = 3,4 W/(m2.K)

Traverses

Uf2 = 3,4 W/(m2.K)

Noeud central

Uf3 = 3,7 W/(m2.K)

Fenêtre à la française :

Fenêtre coulissante :

Montants

Uf1 = 4,9 W/(m2.K)

Traverses

Uf2 = 4,9 W/(m2.K)

Le cas le plus défavorable est celui des montants et traverses des fenêtres et portes-fenêtres coulissantes, qui présentent des développés importants.

Noeud central

Uf3 = 4,5 W/(m2.K)

Vis-à-vis des risques de condensations, la présence de grands développés extérieurs est un facteur défavorable, les développés intérieurs jouant un rôle favorable.

Les coefficients de transmission thermiques surfaciques moyens Uf des menuiseries aluminium à coupure thermique pour fenêtres se situent entre 3 et 5 W/(m2.K) La menuiserie aluminium est utilisée de manière systématique en façade légère, avec des profils plus massifs se situant davantage dans la fourchette haute des valeurs de Uf.

Performance Énergétique des Éléments transparents

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C-3.4

Menuiserie acier

Autrefois aussi fréquemment utilisée que la menuiserie aluminium dans sa version sans coupure thermique, avec des performances identiques, la menuiserie acier, qui peut être également à coupure thermique, est actuellement moins répandue. Son usage se limite aux bâtiments tertiaires, et à la façade légère. Des menuiseries en acier inoxydable équipent parfois des bâtiments de prestige. Ses performances sont du même ordre que celles des profilés aluminium de façade.

Performance Énergétique des Éléments transparents

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C-3.5

Menuiserie mixte

Elle est constituée, comme son nom l'indique, par deux ou plusieurs matériaux : - bois avec parements aluminium - PVC avec parements aluminium. - acier inoxydable et aluminium

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C-4.1

Fermetures

Typologie :

Volets battants

Persiennes

Jalousies

Volets coulissants

Volets roulants

Volets battants : Produits les plus traditionnels du marché, les volets battants, en bois ou en PVC, équipent toujours une grande partie de l'habitat individuel en France. La classe de perméabilité des volets battants pleins est habituellement de 3 avec ajustement à l'encadrement de baie.

Épaisseurs courantes et résistances thermiques Tablier bois : e = 22 à 34 mm

Rf = 0,15 à 0,28

∆R = 0,19 à 0,26 m².K/W

Rf = 0,15 à 0,18

∆R = 0,19 à 0,21 m².K/W

Tablier PVC : e = 13 à 24 mm

Les valeurs supérieures sont obtenues , d'une part avec les volets en sapin de 34 mm, d'autre part avec les tabliers PVC de 24 mm, ou de 13 mm avec remplissage de mousse.

Persiennes : Les persiennes présentent en position fermée un tablier plan. Les interstices usuels sont de l'ordre de 10 mm haut et bas. Elles situent en classe de perméabilité 2 (forte). Certains produits (persiennes coulissantes) ont des interstices très réduits, et se situent en classe 3.

Épaisseurs courantes et résistances thermiques Persiennes classiques Tablier acier : e = 1,5 mm

Rf = 0

∆R = 0,09 m².K/W

Tablier bois : e = 13 à 14 mm

Rf = 0,09

∆R = 0,11 m².K/W

Rf = 0,15 à 0,16

∆R = 0,13 m².K/W

Tablier PVC : e = 14 à 15 mm

Persiennes coulissantes Tablier PVC : e = 15 mm

Rf = 0,16

∆R = 0,20 m².K/W

Jalousies : Les jalousies présentent en position fermée un tablier non plan, avec de larges interstices haut et bas. Elles sont donc de classe de perméabilité 1 (très forte).

Leur résistance thermique additionnelle est de : ∆R = 0,08 m².K/W, quelle que soit la nature de leur tablier.

Volets coulissants : Assez peu répandus sur le marché français, les volets coulissants sont usuellement en bois, et se situent en classe de perméabilité 2 (forte).

Épaisseurs courantes et résistances thermiques Tablier bois : e = 13 à 14 mm

Rf = 0,09

∆R = 0,11 m².K/W

Volets roulants : Très utilisés dans l'habitat collectif mais également dans l'habitat individuel, en particulier en rénovation (produits minces), les volets roulants, initialement réalisés en bois, sont le plus souvent en PVC ou en aluminium. Les volets roulants bois, généralement non pourvus de joints en coulisses, sont de perméabilité 3 (moyenne).

Tablier aluminium

:

Rf = 0

∆R = 0,14 m².K/W

Tabliers PVC : e = 8 à 9 mm

Rf = 0,06 à 0,08

∆R = 0,19 à 0,20 m².K/W

e = 13 à 15 mm

Rf = 0,08 à 0,13

∆R = 0,20 à 0,25 m².K/W

La majorité des volets roulants PVC et aluminium actuels se situent en classe 4.

PVC 13 avec mousse polyuréthane Rf = 0,18

∆R = 0,28 m².K/W

Certains produits, dont l'étanchéité est renforcée par des joints bas et haut en coffre, peuvent atteindre la classe 5. Il s'agit alors de produits étanches, non compatibles avec des entrées d'air incorporées aux châssis des fenêtres.

id en classe 5

∆R = 0,35 m².K/W

Épaisseurs courantes et résistances thermiques Tablier bois : e = 13 à 14 mm

Rf = 0,09

∆R = 0,16 m².K/W

Des résistances additionnelles de 0,20 à 0,25 m².K/W peuvent donc être obtenues normalement avec des volets battants pleins bois ou PVC, des persiennes PVC coulissantes, des volets roulants à tablier PVC. Des valeurs de ∆R atteignant ou dépassant 0,30 peuvent être obtenues avec des tabliers PVC de 13 à 15 mm avec remplissage de mousse polyuréthane.

Facteur solaire des baies équipées de fermetures : S'agissant de produits extérieurs opaques, le facteur solaire d'une baie vitrée équipée d'une fermeture en position fermée est de l'ordre de 0,05 à 0,010.

Performance Énergétique des Éléments transparents

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C-4.2

Stores Typologie : Stores extérieurs : - Stores vénitiens rigides - Stores bannes - Stores à projection - Stores à enroulement - Stores de véranda

Stores intérieurs - Stores vénitiens - Stores verticaux - Stores à enroulement - Stores plissés Stores incorporés au vitrage - Stores vénitiens - Stores à enroulement

Résistance thermique additionnelle due aux stores : Certains stores peuvent avoir un rôle habituel de protection nocturne en toutes saisons :

Une attention particulière doit être apportée au cas des stores incorporés au vitrage, c'est-à-dire situés entre les deux verres.

Les mêmes règles de calcul que pour les fermetures peuvent être appliquées aux stores intérieurs et extérieurs, en considérant une résistance de tablier nulle.

L'utilisation de ce type de stores, en rapide croissance sur le tertiaire et en particulier sur les bâtiments hospitaliers, nécessite des doubles vitrages à lame d'air épaisse (25 à 35 mm).

Pour les stores extérieurs, seuls les stores vénitiens rigides - peu employés sur le marché français, mais plus présents en Suisse, Allemagne et Autriche - peuvent être comptabilisés avec une classe de perméabilité 2 ou 3, soit un ∆R de 0,09 ou 0,11.

Les verres peuvent comporter des couches faiblement émissives de type pyrolitique.

La résistance thermique additionnelle due à l'utilisation systématique d'un store intérieur est comprise entre 0,08 et 0,14 m².K/W - cette dernière valeur correspondant au store d'occultation avec glissières (classe 4) - , et peut se cumuler avec celle due à une fermeture.

Les valeurs du coefficient Uc du vitrage en partie courante, avec store incorporé, peuvent ainsi se situer entre 2,05 -sans couche faiblement émissive- et 1,2 W/(m².K) environ - avec un verre et une face du store à faible émissivité.

La conjonction - Store d'occultation+ volet roulant PVC - permet ainsi de justifier d'un ∆R compris entre 0,34 et 0,40 m².K/W.

Les faces du store peuvent elles-mêmes être revêtues de couches faiblement émissives.

L’effet des stores ne doit pas être pris en compte pour le calcul de Ujn, sauf indication contraire figurant dans un document d’Avis Technique.

Facteur solaire des baies équipées de stores : Le calcul du facteur solaire des baies équipées de stores s'effectuera selon les normes européennes prEN 13363-1 (Méthode simplifiée) ou -2 (Méthode détaillée), qui couvrent le cas de stores plans parallèles au vitrage, et des stores vénitiens en position intermédiaire.

les stores intérieurs les plus efficaces sont les plus réfléchissants.

L'efficacité d'une protection solaire dépend avant tout de sa position par rapport au vitrage :

Avec un double vitrage clair, les gammes de facteurs solaires pouvant être obtenues en fonction des caractéristiques énergétiques des toiles usuelles vont de : - g = 3 à 20 % avec des stores extérieurs - g = 30 à 65 % avec des stores intérieurs

par ordre d'efficacité décroissante : - les stores extérieurs - les stores incorporés - les stores intérieurs Les stores extérieurs les plus efficaces sont les stores opaques,

Le facteur solaire de la baie protégée dépend bien entendu de celui du vitrage, surtout avec des protections solaires intérieures.

Les toiles de protection solaire : Les performances thermiques et lumineuses des stores dépendent essentiellement de celles des toiles utilisées. Les caractéristiques mécaniques et la durabilité des toiles conditionnent en partie celle des stores.

Types de tissus : Coton Synthétiques (acrylique, polyester) Fibres de verre enduites et tissées (screen) Fibres de verre non enduites

la marque NF TOILSE : Une certification NF TOILES est en cours de mise en place au CSTB.

Energétique :

L'affichage des principales caractéristiques et de leur classification permet de sélectionner plus aisément le produit en fonction de l'usage auquel il est destiné, et d'en assurer l'aptitude à l'emploi.

transmission

La certification s'adresse aux producteurs de toiles, l'information étant destinée aux storistes ainsi qu'à l'utilisateur final.

réflexion ρe Classification T.O.I.L.E T - Thermique indice de protection solaire O - Optique transmission lumineuse I - Mécanique résistance à la traction résistance à la déchirure amorcée stabilité au fluage résistance à la pliure L - Longévité stabilité des couleurs stabilité dimensionnelle E - Étanchéité à l'eau Avec la certification des toiles sont déterminées leurs caractéristiques thermo-optiques, qui sont nécessaires à tous calculs :

Le classement thermique des toiles (T), est fonction de leur position d'utilisation par rapport au vitrage, et défini par un Indice de Protection Solaire (I.P.S.), qui représente le pourcentage de l'énergie solaire transmise par un vitrage de référence qui est éliminée par la présence de la protection solaire.

absorption αe

visible :

transmission τv réflexion ρv coefficient d'ouverture (% de trous)

Performance Énergétique des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants

C-4.3

Coffres de volets roulants Les coffres de volets roulants destinés à être intégrés à la paroi extérieure en imposte de la baie sont généralement réalisés en PVC.

Le coefficient Uc exprime l’ensemble des déperditions par unité de surface projetée du coffre et par un Kelvin d’écart de température entre les ambiances interieure et extérieure.

Il est difficile d'obtenir des solutions performantes en coffres aluminium.

Les performances se situent dans les fourchettes suivantes :

Les coffres sont constitués de profilés PVC sur toutes leurs faces, avec le cas échéant un renfort métallique en sous-face et une isolation thermique/phonique côté intérieur.

Coffres isolés :

Coffres non isolés : U = 4,0 à 6,5 W/(m².K) U = 1,5 à 3,5 W/(m².K)

La performance thermique d’un coffre de volet roulant s’exprime sous la forme d’un coefficient surfacique Uc qui inclu l’effet des joues latérales.

Coffres PVC sans et avec isolation (doc .S.K.S.)

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - État de l’art - 4. Fiches produits

4. Fiches Produits

Fiche P-1.1 Fiche P-1.2 Fiche P-1.3 Fiche P-1.4 Fiche P-1.5 Fiche P-1.6 Fiche P-2 Fiche P-3.1 Fiche P-3.2 Fiche P-3.3 Fiche P-3.4 Fiche P-4 Fiche P-5

Verre clair Verre Teinté Verre à couches Verre extra-clair Verre émaillé Verres opacifiés Couches : Techniques de fabrication Films de protection solaire Films de "sécurité" Films anti-décoloration Films basse émissivité Gaz Intercalaires

77

P-1.1

Verre clair τ (%) v e 90

85

ρ1 (%) v e

ρ2 (%) v e

α (%) v e

8

8

2

7

7

8

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84

0,84

87

5,9

R dB(A) Route Rose 27

29

Tableau P-1.1.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre clair de 4 mm v : lumineux - e : énergétique 1.0

0.8

Transmission

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

0.6

0.4 3 mm 6 mm

0.2

12 mm 25 mm

0.0 500

1000

1500

2000

2500

Longueur d'onde (nm) Figure P-1.1.2 - Transmission spectrale de verres clairs de différentes épaisseurs

Épaisseur (mm) 3 4 5 6 8 10 12 15 18 25

Caractéristiques lumineuses (%) Transmission Réflexion 91 90 89 88 87 86 85 84 82 78

Transmission

Réflexion

Absorption

Facteur solaire g (%)

86 85 83 81 78 74 72 61 55 49

7 7 7 7 7 7 7 6 6 6

7 8 10 12 15 19 21 33 39 45

88 87 85 84 82 80 78 69 65 60

Caractéristiques énergétiques (%)

8 8 8 8 8 8 8 8 7 7

R dB(A) Route

Rose

24 27 28 29 30 31 32 33 / /

27 29 29 31 32 33 35 36 / /

Tableau P-1.1.2 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre clair Les caractéristiques acoustiques des vitrages simples sont présentées dans le tableau P-1.1.3 ci-dessous. Pour les verres teintés ou à couches montés en simple vitrage, les caractéristiques acoustiques sont identiques à celle d'un simple vitrage.

Épaisseur (mm) 3 4 5 6 8 10 12 15

Poids (kg/m²)

RRoute (dB(A)

RRose (dB(A)

RRoute,fenêtre (dB(A)

7,5 10 12,5 15 20 25 30 37,5

24 27 28 29 30 31 32 33

27 29 29 31 32 33 35 36

24-27 27-28 28-30 29-32 30-34 31-35 32-36 33-37

Tableau P-1.1.3 Caractéristiques acoustiques du vitrage simple

P-1.2

Verre teinté ρ1 (%)

ρ2 (%)

v

e

v

e

4-7

4-6

4-7

4-6

τ (%) v

e

21-82 24-67

α (%) v

e

11-75 27-72

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84

0,84

42-74

5,9

R dB(A) Route

Rose

27

29

Tableau P-1.2.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre teinté v : lumineux - e : énergétique 1.0

0.8

Transmission

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

0.6

Figure P-1.2.1 Transmission spectrale de verre teinté (épaisseur 6 mm)

0.4 clair bronze vert

0.2

gris

0.0 0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Longueur m) Longueurd'onde d’onde( (µm) (%)

Type de verre (6mm)

Tableau P-1.2.2 Caractéristiques optiques de glace teintée dans la masse (6 mm)

Épaisseur (mm) 3 4 5 6 8 10 12

Caractéristiques lumineuses (%) Transmission Réflexion 68 61 55 50 41 33 27

6 6 6 5 5 5 4

Glace clair Glace teintée bronze Glace teintée verte Glace teintée grise

88 50 73 43

Caractéristiques énergétiques (%) Transmission Réflexion Absorption 67 61 55 50 41 34 28

6 6 6 5 5 5 5

(%)

27 33 39 45 54 61 67

81 50 42 46 Facteur solaire g (%) 74 69 65 61 55 49 42

Tableau P-1.2.3 - Caractéristiques thermo-optiques de verre teinté bronze Épaisseur (mm) 3 4 5 6 8 10 12

Caractéristiques lumineuses (%) Transmission Réflexion 82 7 79 7 76 7 73 7 67 6 63 6 58 6

Caractéristiques énergétiques (%) Transmission Réflexion Absorption 59 6 35 52 6 42 47 6 47 42 5 53 35 5 60 30 4 66 26 4 70

Facteur solaire g (%) 68 63 59 56 51 47 44

Tableau P-1.2.4 - Caractéristiques thermo-optiques de verre teinté vert Épaisseur (mm) 3 4 5 6 8 10 12

Caractéristiques lumineuses (%) Transmission Réflexion 63 6 56 6 49 5 43 5 34 5 26 5 21 4

Caractéristiques énergétiques (%) Transmission Réflexion Absorption 64 6 30 57 6 37 51 5 44 46 5 49 36 5 59 29 5 66 24 4 72

Tableau P-1.2.5 - Caractéristiques sthermo-optiques de verre teinté gris

Facteur solaire g (%) 72 67 62 58 51 46 42

P-1.3

Verre à couches Les couches déposées sur verre sont de deux types : - couches réfléchissantes - couches basse émissivité

P-1.3.1 : Verre à couches réfléchissantes : Ces couches sont obtenues par le procédé pyrolytique. ρ1 (%)

τ (%) v

e

v

20-43 23-50 30-35

ρ2 (%)

α (%)

e

v

e

25-30

10-25

8-20

v

e

20-50 20-50

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84

0,84

35-60

5,9

R dB(A) Route

Rose

27

29

Tableau P-1.3.1.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre avec couche réfléchissante (6 mm) v : lumineux - e : énergétique 1.0

0.8

Transmision/Réflexion

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

0.6 Transm ission

Figure P-1.3.1.1 Transmission spectrale de verre teinté réfléchissant (épaisseur 6mm)

R éflexion Face 1

0.4

R éflexion Face 2

0.2

0.0 500

1000

1500

2000

2500

Longueur d'onde (nm)

Épaisseur (mm) 4 5 6 8 10

Caractéristiques optiques (%)

Facteur solaire g (%)

Caractéristiques énergétiques (%)

τ

ρ1

ρ2

τ

ρ1

ρ2

α1

α2

g1

g2

44 44 43 43 42

31 31 31 31 31

23 22 22 22 21

52 50 49 46 44

25 25 25 25 25

18 18 17 16 15

23 25 26 29 31

30 32 24 38 41

58 57 56 54 52

60 59 58 56 55

Tableau P-1.3.1.2 - Caractéristiques thermo-optiques de verre clair avec couche réfléchissante

Épaisseur (mm) 4 5 6 8

Caractéristiques optiques (%)

τ 29 26 24 19

ρ1 30 30 30 30

ρ2 12 11 10 8

Facteur solaire g (%)

Caractéristiques énergétiques (%)

τ 37 33 29 24

ρ1 25 24 24 24

ρ2 11 10 9 7

α1 38 43 47 52

α2 52 57 62 69

g1 47 44 41 37

Tableau P-1.3.1.3 - Caractéristiques thermo-optiques de verre teinté bronze avec couche réfléchissante

g2 50 48 45 42

Caractéristiques optiques (%)

Épaisseur (mm)

τ 24 21 16

5 6 8

ρ1 30 30 30

Facteur solaire g (%)

Caractéristiques énergétiques (%)

ρ2 10 8 7

τ 33 29 23

ρ1 24 24 24

ρ2 9 8 7

α1 43 47 53

α2 58 63 70

g1 44 41 37

g2 48 45 41

Tableau P-1.3.1.4 - Caractéristiques thermo-optiques de verre teinté gris avec couche réfléchissante

Caractéristiques optiques (%)

Épaisseur (mm)

τ 33 31 30 28

4 5 6 8

ρ1 34 34 34 34

Facteur solaire g (%)

Caractéristiques énergétiques (%)

ρ2 20 20 19 17

τ 30 26 23 19

ρ1 28 28 28 28

ρ2 13 12 11 9

α1 42 46 49 53

α2 57 62 66 72

g1 40 37 35 32

g2 44 42 40 37

Tableau P-1.3.1.5 - Caractéristiques thermo-optiques de verre teinté vert avec couche réfléchissante

P-1.3.2 : Verre à couches basse émissivité : Il existe une gamme très étendue de verre clair ou teinté recouvert d'une couche basse émissivité. La première génération de verre à couches basse émissivité permettait d'obtenir des émissivité de l'ordre de e= 0,30. La deuxième ρ1 (%)

τ (%) v

e

50-80 25-60

ρ2 (%)

génération permet d'atteindre des émissivité de 0,15-0,17. Actuellement des produits avec des émissivités inférieures à 10 %, voir inférieures à 5 % sont disponibles sur le marché.

α (%)

v

e

v

e

v

e

2-15

25-45

7-15

15-40

5-48

5-45

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84

0,045 -0,84

/

5,9

R dB(A) Route

Rose

27

29

Tableau P-1.3.2.1 - Caractéristiques thermo-optiques du verre à couche basse émissivité 1 .0 T ra n sm issio n

T ransm ision/R éflexion

0 .8

R é fle x io n F a c e 1 R é fle x io n F a c e 2

0 .6

Figure P-1.3.2.1 Transmission spectrale de verre clair basse émissivité (ε = 0,17, épaisseur 6 mm)

0 .4

0 .2

0 .0 500

1000

1500

2000

2500

Longueur d'onde (nm)

Type Épaisseur (mm) Clair 2,3 mm Clair 3 mm Vert 3 mm Bronze 3 mm Gris 3 mm

Caractéristiques optiques (%)

τ 78 77 70 59 53

ρ1 4 4 3 2 2

ρ2 9 9 8 7 7

Facteur solaire g (%)

Caractéristiques énergétiques (%)

τ 55 54 40 42 41

ρ1 25 24 24 24 24

ρ2 21 20 10 15 15

α1 20 22 34 34 35

α2 24 26 50 43 34

g1 / / / / /

g2 / / / / /

Tableau P-1.3.1.3 - Caractéristiques thermo-optiques de verre clair et teinté avec couche basse émissivité (ε=0,124)

Performance Énergétique des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

P-1.3

Verre à couches Type Épaisseur (mm) Clair 2 mm Clair 3 mm Clair 4 mm Clair 5 mm Clair 6 mm Vert 2 mm Vert 3 mm Vert 4 mm Vert 5 mm Vert 6 mm

Caractéristiques optiques (%)

τ 76 75 75 75 74 71 69 66 65 62

ρ1 11 11 11 11 11 10 10 10 10 10

ρ2 14 14 14 14 14 13 12 12 11 11

Facteur solaire g (%)

Caractéristiques énergétiques (%)

τ 43 42 41 40 40 35 32 30 28 26

ρ1 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45

ρ2 39 37 35 33 31 21 17 14 12 10

α1 12 13 14 15 15 20 23 25 27 29

(suite)

α2 18 21 24 27 29 44 51 56 60 64

g1 / / / / / / / / / /

g2 / / / / / / / / / /

Tableau P-1.3.1.4 - Caractéristiques thermo-optiques de verres clairs et teintés avec couche basse émissivité (ε = 0,045) Les couches basse émissivité sont des couches qui réfléchissent les longueurs d'onde comprises entre 5 et 50 µm. Deux matériaux sont disponibles pour obtenir ces propriétés : - les métaux qui sont de bons réflecteurs dans l'infrarouge,

Ce type de couches permet d'obtenir les meilleures performances en basse émissivité. Généralement, ces couches ne résistent pas à la trempe thermique. Ces couches sont fragiles et elles sont considérées comme tendre.

- les semi-conducteurs renforcés en conductivité électrique (dopage). Certains oxydes métalliques transparents sont semiconducteurs.

P-1.3.2.1 Les couches métalliques Les métaux, bons conducteurs de l'électricité, sont également bons réflecteurs dans l'infrarouge et généralement bon réflecteur de la partie visible du spectre solaire si l'épaisseur est suffisamment élevée (miroir). Pour conserver une bonne transmission lumineuse mais obtenir une forte réflexion dans l'infrarouge, les épaisseurs ne doivent pas dépasser une centaine d'Angstrom. Cette fine couche est très vulnérable, il est nécessaire de la protéger par une sur-couche dure et résistante à la corrosion.

P-1.3.2.2 Les couches semi-conductrices Pour des raisons économiques, c'est l'oxyde d'étain dopé au fluor qui est très développé. Les couches d'oxydes d'étain, sous forme cristalline sont très dures et très stables chimiquement. Elles ne nécessitent pas de couches de protection. L'adhérence est très forte, en particuliers si la méthode de fabrication est la pyrolyse. Pour des modifications de propriétés optiques, il peut exister une sous couche de silice (SiO2). L'émissivité des couches semi-conductrices est un peu plus élevé que celle des couches métalliques. Elles supportent les opérations de trempe. La grande durabilité permet de les traiter comme les verres de base obtenus par le procédé de flottage. Ces couches sont considérées comme dures.

Les métaux n'adhèrent pas au verre, une couche d'accrochage est donc nécessaire. La basse émissivité à partir des métaux impose donc un système multicouche. La pulvérisation cathodique à magnétron est bien adaptée à cette fabrication. Le tableau P-1.3.2.2 donne quelques exemples de couches basse émissivité. TiO2/Cu/TiO2 SZn/Au/BiO3 SnO2/Ag/Al2O3/SnO2

Oxyde de Titane/Cuivre/Oxyde de Titane Sulfure de Zinc/Or/Oxyde de Bismuth Oxyde d’Étain/Argent/Oxyde d’Aluminium/Oxyde d’Étain

Tableau P-1.3.2.2 - Exemple de couches basse émissivité

P-1.4

Verre extra-clair

Le verre extra-clair est un verre qui se caractérise par une faible teneur en oxydes de fer. Cette composition confère au verre extra-clair une transmission lumineuse plus élevée qu'un verre clair. Ce produit est généralement utilisé pour des applications ou les propriétés optiques sont primordiales (montage verrier de forte épaisseur, sérigraphie et émaillage blanc ou de couleur pastel).

ρ1 (%)

τ (%) v

e

91-90 85-91

ρ2 (%)

α (%)

v

e

v

e

v

e

7-8

6-8

7-8

6-8

<2

1-4

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84

0,84

89-91

5,9

R dB(A) Route

Rose

27

29

Tableau P-1.4.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre extra clair. v : lumineux - e : énergétique

1.0

0.8

Figure P-1.4.2 : Transmission spectrale d'un verre extra- clair de 4 mm d'épaisseur.

Transmission/Réflexion

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

0.6

0.4

Transmission Réflexion Face 1 Réflexion Face 2

0.2

0.0 500

1000

1500

Longueur d’onde (nm)

2000

2500

Performance Énergétique des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

P-1.5

Verre émaillé

Le verre émaillé est un produit fabriqué à partir d'un verre trempé dont une face est revêtue d'un émail ou de plusieurs émaux pour donner un aspect monochrome ou polychrome. Dans cette famille de produit, on trouve également les verres émaillés par sérigraphie.

ρ1 (%)

τ (%) v

e

v

Il existe plusieurs type de produits émaillés de translucides à opaques. Les transmissions lumineuses et énergétiques peuvent être très variées, pour cette raison nous ne donnons aucune valeur, il en est de même pour les réflexions optiques. Du point de vue thermique et de l'affaiblissement acoustique les valeurs sont identiques à celle d'un simple verre.

ρ2 (%) e

v

α (%) e

v

e

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84

0,84

/

5,9

R dB(A) Route

Rose

27

29

Tableau P-1.5.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre émaillé de 4 mm v : lumineux - e : énergétique

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

P-1.6

Verres opacifiés

Il s'agit d'un traitement réalisé sur la couche réfléchissante en face 2 d'un verre.

Pour les applications en VEC, il s'applique sur un verre à couche trempé ou durci afin de résister aux chocs thermiques.

L'opacification du verre est obtenue par dépôt d'une couche de peinture, généralement une laque cuite à 200°C environ.

Ce verre est destiné à être utilisé en remplissage opaque devant des parties pleines pour obtenir une façade ayant une parfaite homogénéité de teinte.

Le but de ce traitement est de rendre opaque le verre à couche afin qu'il garde, vu de l'extérieur, le même aspect de couleur que celui qu'il a sans traitement.

ρ1 (%)

τ (%)

ρ2 (%)

Les épaisseurs des verres vont de 6 à 10 mm. Ils ont généralement une absorption énergétique très élevée.

α (%)

v

e

v

e

v

e

0

0

5-45

5-37

5-45

5-37

v

e

55-94 63-95

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84

0,89

/

/

Tableau P-1.6.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques de verres opacifiés v : lumineux - e : énergétique

R dB(A) Route

Rose

/

/

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

P-2

Couches : Techniques de fabrication Une multitude de procédés et de principes existent pour déposer des couches minces, mais deux méthodes principales sont employées pour les dépôts sur verre, la pyrolyse et les techniques du vide.

P-2.1Pyrolyse : Dans le procédé par pyrolyse, la matière à déposer sur le substrat de verre est mise en contact sur le verre. Sous l'action de la température, il se produit une transformation de la matière sur le verre pour donner une couche. On distingue deux types de procédure, à partir du substrat chaud ou froid.

- pyrolyse en phase liquide (Spray) Un liquide est pulvérisé sous forme d'un aérosol sur le verre. Le gaz vecteur peut être également réactif et intervenir dans le processus. - pyrolyse en phase solide (Powdering) Des poudres sont projetées sur le verre par un gaz vecteur.

P-2.1.1 Substrat chaud Le verre est à une température d'environ 600°C et on distingue trois types de pyrolyse suivant l'état de phase de la matière première à déposer (Figure P-2.1.1)

Ces formes de pyrolyse sont particulièrement adaptées à un procédé en continue sur ligne de fabrication de verre flotté. Audelà de deux couches superposées, le procédé devient difficile.

- pyrolyse en phase gazeuse (CVD, Chemical Vapor Deposition) Un gaz est dirigé vers la surface du verre et à son contact, se dissocie thermiquement.

Matière première (précurseur) - gaz Propulseur - liquide - poudre

Figure P-2.1.1

Décomposition

Films

Verre

P-2.1.2 Substrat froid Par enduction sur la surface du verre d'un liquide, d'une pâte, d'un gel et après chauffage, la matière se décompose et laisse une couche mince sur le verre. Ces procédés portent le nom de "dipping".

P-2.2 Les techniques du vide : P-2.2.1 Evaporation thermique

P-2.2.2 Pulvérisation cathodique

Une substance évaporée sous vide, par un procédé thermique, se condense sur le substrat froid en formant une couche mince. Il faut autant de cycles d'évaporation que de couches à obtenir.

Dans une enceinte sous pression de gaz réduite, on déclenche une décharge électrique entre deux électrodes lorsque le potentiel est élevé. Les électrons produits sont accélérés par un champ électrique. La décharge contient des électrons mobiles et rapides, des ions et atomes lents. Le processus de pulvérisation est la conséquence du bombardement d'une électrode (cathode) par les ions. Celui-ci provoque l'éjection d'atomes du matériau constituant la cathode qui se condensent sur une surface placée en regard (cible) (figure P-2.2.1).

+ 100 V

- 800 V

GAZ

+

DC

+

Cible

e-

Ions +

Plasma

Vide 10-3 mbar Verre

Figure P-2.2.1 - Pulvérisation cathodique

P-2.2.3 Pulvérisation cathodique à magnétron (Sputtering) L'adjonction d'un champ magnétique permet de mieux guider les trajectoires des ions et d'améliorer le rendement du dépôt. Les techniques de vide permettent l'emploi de pratiquement toutes matières, contrairement à la pyrolyse qui est plus adaptée à la formation d'oxydes métalliques. Le "sputtering" est un procédé hors des lignes de verre flotté. C'est un procédé souple pour les applications multicouches.

Anode

Anode Réfrigération

aimant

s

N

N

S

N

S

S

N

Cible

Verre

Figure P-2.2.2 - Pulvérisation cathodique à magnétron

P-3.1

Films de protection solaire Ces films sont généralement déposés sur un substrat verre en face interne ou externe. Ils permettent par leurs caractéristiques optiques de limiter les apports lumineux et énergétiques. Ils n'ont aucune influence sur le facteur U du vitrage ainsi que sur l'indice d'affaiblissement acoustique R.

ρ1 (%)

τ (%) v

e

10-45 10-70

ρ2 (%)

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,6-0,84

0,6-0,84

/

5,9

α (%)

v

e

v

e

5-60

5-75

5-60

5-75

v

e

10-45 10-45

Tableau P-3.1.1 - Caractéristiques thermo-optiques de films de protection solaire v : lumineux - e : énergétique

1.0

0.8

Transmision/Réflexion

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

0.6

Transm ission

0.4

R éflexion Face 1 R éflexion Face 2

0.2

0.0 0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Longueur d’onde (µm) Figure P-3.1.1 - Exemple de spectres de transmission et de réflexion de film de protection solaire (épaisseur de 0.038 mm)

Épaisseur (mm) Neutre (0,038 mm) Ambre (0,025 mm) Bronze (0,038 mm)

Caractéristiques optiques (%)

Facteur solaire g (%)

Caractéristiques énergétiques (%)

τ

ρ1

ρ2

τ

ρ1

ρ2

α1

α2

g1

g2

8

3

4

49

5

6

46

45

/

/

35

4

4

62

6

6

32

32

/

/

33

7

8

39

10

10

51

51

/

/

Tableau P-3.1.2 - Caractéristiques thermo-optiques de film de protection solaire

P-3.2

Films de "sécurité"

Ces films dits "films de sécurité" sont déposés sur un substrat verre pour maintenir en place les morceaux de verre en cas de bris. Ils évitent au verre de voler en éclats en cas d'explosion ou de vandalisme. Ils n'ont aucune influence sur le facteur U du vitrage ainsi que sur l'indice d'affaiblissement acoustique R. Ils sont généralement de teinte neutre ou claire. ρ1 (%)

τ (%) v

e

v

ρ2 (%) e

30-90 30-85 10-20

10-20

v

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84

0,84

/

5,9

α (%) e

10-20 10-20

v

e

3-10

5-10

Tableau P-3.2.1 - Caractéristiques thermo-optiques de film de " sécurité " v : lumineux - e : énergétique

1.0

0.8

Figure P-3.2.1 Exemple de spectres de transmission et de réflexion de film de sécurité (épaisseur de 0.139 mm)

Transmision/Réflexion

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

0.6 Transm ission R éflexion Face 1

0.4

R éflexion Face 2

0.2

0.0 0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Longueur d’onde (µm)

Épaisseur (mm) Neutre (0,076 mm) Clair (0,051 mm) Clair (0,102 mm)

Caractéristiques optiques (%)

Facteur solaire g (%)

Caractéristiques énergétiques (%)

τ

ρ1

ρ2

τ

ρ1

ρ2

α1

α2

g1

g2

33

19

17

31

19

17

50

52

/

/

88

8

8

86

7

8

7

6

/

/

87

9

9

84

9

9

7

7

/

/

Tableau P-3.2.2 - Caractéristiques thermo-optiques de verre clair avec couche réfléchissante

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

P-3.3

Films anti-décoloration

Ce type de film permet d'éviter ou de réduire les effets nocifs des rayonnements ultra violet. Ils n'ont aucune influence sur le facteur U du vitrage ainsi que sur l'indice d'affaiblissement acoustique R.

ρ1 (%)

τ (%)

ρ2 (%)

α (%)

v

e

v

e

v

e

v

e

/

75

/

9

/

/

/

16

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,84

0,84

/

5,9

Tableau P-3.3.1 - Caractéristiques thermo-optiques du verre avec couche basse émissivité v : lumineux - e : énergétique

P-3.4

Films basse émissivité Les couches basse émissivité peuvent être déposées sur un substrat souple de type plastique (PET).

ρ1 (%)

τ (%) v

e

v

21-88 10-65 10-70

ρ2 (%) e

v

10-80

ε1

ε2

g (%)

U (W/m²K)

0,02-0,84

0,02-0,84

/

5,9

α (%) e

v

e

10-70 10-80 10-20 10-20

Tableau P-3.4.1 - Caractéristiques thermo-optiques des films avec couche basse émissivité v : lumineux - e : énergétique

Échantillons

τv (%)

τe (%)

ρv (%)

ρe (%)

ε

A B C

21.7 32.2 43.8

10.2 15.5 22.2

21.7 32.2 47.8

83.5 76.9 70.3

0.020 0.019 0.030

Tableau P-3.4.2 - Facteurs optiques et thermiques de trois revêtements basse émissivité sur film plastique (0.076 mm) Technique D/M/D.

1.0

0.8

Transmission/Réflexion

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

0.6

A B C

0.4

0.2

0.0 1

10

Figure P-3.4.1 - Spectres de transmission et de réflexion de trois couches basse émissivité sur films plastiques.

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

P-4

Gaz

Dans le cas des doubles vitrages, l'utilisation de gaz dans la cavité entre les feuilles de verre peut améliorer les caractéristiques thermiques d'un vitrage isolant en réduisant les

Type Air Argon Krypton CO2 SF6 Air/Argon/Krypton 44%/22%/34% SF6/Argon 95%/5%

transferts thermiques de convection et de conduction. Le tableau ci-dessous résume les caractéristiques physiques des principaux gaz utilisés pour les double vitrages.

Conductivité thermique (W/mK)

Viscosité (kg/ms) *10-5

Densité (kg/m3)

0.0241 0.0162 0.0086 0.0146 0.0130

1.730 2.110 2.280 1.390 1.410

1.290 1.780 3.740 1.980 6.60

0.0164

2.122

2.213

0.0131

1.428

6.355

Tableau P-4.1 - Caractéristiques physiques des principaux gaz de remplissage des vitrages.

Performances Énergétiques des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

SCELLEMENT PÉRIPHÉRIQUE Il est intéressant de noter que le calcul du coefficient global d'un vitrage isolant, prend en compte l'effet du scellement périphérique du vitrage. Pour un système de scellement donné, la déperdition supplémentaire, exprimée sous forme de coefficient linéique, est d'autant plus importante que la résistance de la lame d'air est plus élevée. Le scellement périphérique du vitrage isolant doit : - assurer le rôle d'espaceur entre les deux vitrages

P-5

- assurer la liaison mécanique souple et résistante de l'ensemble - absorber l'humidité présente dans la lame d'air - ne pas altérer d'une manière conséquente les performances thermiques du vitrage Les systèmes de scellement ont fort évolué dans le temps, on dénombre actuellement près de 5 systèmes différents :

- assurer l'étanchéité de la lame d'air

P-5.1 - La soudure verre - verre : Le vitrage isolant est obtenu par la soudure des feuilles de verre à leur périphérie. L'espace entre les vitrages est rempli d'air très sec juste avant soudure.

Ces produits sont très limités quant à leur composition, leurs dimensions, leurs formes et leurs mises en œuvre en raison de la fragilité des bords au niveau de la soudure.

P-5.2 - La soudure verre - métal : Le principe est similaire au précédent, la seule différence est le ruban métallique (étain, plomb ou cuivre) qui est soudé à la périphérie ; Il assure à la fois le rôle d'espaceur et de barrière étanche.

Cette technologie présente les mêmes inconvénients que la précédente.

P-5.3 - Le scellement à espaceur métallique " courant " : Le principe consiste à poser un déshydratant dans un espaceur métallique en aluminium ou en acier galvanisé de forme tubulaire communicant avec la lame d'air, l'étanchéité étant assurée soit par la colle d'assemblage à elle toute seule

(polyuréthannes et polysulfures), soit par l'ajout d'une barrière supplémentaire en butyle entre l'espaceur et le verre (cas de colle en mastic de silicone).

P-5.4 - Le scellement thermofusible : Ce système a une composition équivalente au précèdent en double barrière d'étanchéité.

L'application du scellement thermofusible est faite à 180 °C.

P-5.5 - Les espaceurs organiques : Le scellement est constitué de deux cordons de mastic. Le premier cordon est constitué par un mastic extrudé à chaud contenant du tamis moléculaire. Le second est extrudé dans la gorge formée par le premier cordon et les deux vitrages.

L'avantage de ce système est l'absence d'espaceur métallique et par conséquent un coefficient linéique plus faible.

P-5.6 - Les espaceurs organiques préformés : Un cordon en butyle contenant un tamis moléculaire est préformé. A la fabrication du cordon lui est incorporé un feuillard en alliage d'aluminium côté mastic de scellement. Ce dernier peut être soit du silicone soit du polyuréthane.

P-5.7 - Les vitrages intercept : L'espaceur est en fer blanc sous forme de U. Une barrière en Butyle est appliquée sur les deux ailes du U.

Un cordon déshydratant auquel il a été incorporé un tamis moléculaire est appliqué à chaud à l'intérieur du U.

Un scellement de type polysulfure ou polyuréthane est appliqué derrière l'espaceur.

Outre la résistance de la lame d'air, le coefficient linéique d'un système de scellement dépend de sa constitution. Les systèmes de scellement organiques, qui ne contiennent pas d'intercalaire métallique, ont un coefficient linéique inférieur de 30 % environ à celui d'un scellement courant.

Les déperditions dues au scellement périphérique d'un vitrage isolant peuvent atteindre 10 % des déperditions globales à travers le vitrage.

Performance Énergétique des Éléments transparents

Règlement Thermique 2000 Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits

ADRESSES UTILES ADOQ AFNOR APAVE AVIQ CAPEB CATED

7 rue la Pérouse Tour Europe 13-17 rue Salneuve 7 rue de la Pérouse 46 av. D’Ivry Domaine de St Paul

CEBTP

Domaine de St Paul BP 37 7 rue de la Pérouse 12 rue Blanche 3 rue de la Boétie

CEKAL CFI Ch. Syndicale des Fab. de Verre Plat CIVF CNPP CSTB CSTB CTBA CTICM Fédé. des chambres synd. de l’industrie du verre FFB FFPV GEPVP Institut du Verre QUALI CONSULT SNFA SNFMI SNFPSA SNI SNJF SOCOTEC UFPVC UNFCMP UNPVF UNSMF VERITAS

75116 PARIS 92049 PARIS LA DEFENSE 75854 PARIS CEDEX 17 75116 PARIS 75013 PARIS 78470 ST REMY LES CHEVREUSE 78470 ST REMY LES CHEVREUSE 75116 PARIS 75009 PARIS 75008 PARIS

7 rue du Pasteur Wagner 64 route de la Chapelle Réanville 4 avenue du Recteur Poincaré 84 avenue Jean Jaurès BP 2 10 avenue de St Mandé Voie Romaine 3 rue de la Boétie

75011 PARIS 27950 SAINT JUST

33 avenue Kléber 10 rue du Débarcadère 89 avenue Louise 41 rue des Chantiers Les Portes de Paris 1307 bd des Remparts 10 rue du Débarcadère 33 rue de Naples 10 rue du Débarcadère 10 rue du Débarcadère 6-14 rue la Pérouse Les Quadrants 3 avenue du Centre 7 rue de la Pérouse 10 rue du Débarcadère 7-9 rue la Pérouse 10 rue du Débarcadère 17 bis place des Reflets La Défense 2

75116 PARIS 75852 PARIS CEDEX 17 B – 1050 BRUXELLES 78000 VERSAILLES 93196 NOISY LE GRAND CEDEX

75782 PARIS CEDEX 16 77421 MARNE LA VALLEE CEDEX 02 75012 PARIS 57210 MAIZIERES LES METZ 75008 PARIS

75782 PARIS CEDEX 17 75008 PARIS 75852 PARIS CEDEX 17 75852 PARIS CEDEX 17 75784 PARIS CEDEX 16 78182 ST QUENTIN EN YVELINES CEDEX 75784 PARIS CEDEX 16 75852 PARIS CEDEX 17 75784 PARIS CEDEX 16 75852 PARIS CEDEX 17 92400 COURBEVOIE

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - Sommaire

1

Performances énergétiques des éléments transparents Perspectives et prospective S O M M A I R E 1. Conséquences des évolutions réglementaires . . 1.1 Vitrages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1 Vitrages à gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2 Vitrages à couches multiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Menuiseries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1 Menuiseries PVC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2 Menuiseries bois . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3 Menuiseries aluminium et acier . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Les protections solaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1 Habitat individuel et collectif . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2 Secteur non résidentiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2

2 Vers des sauts technologiques . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1 Vitrages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1.1 Couches chromogéniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1.2 Dispositifs géométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.1.3 Gain énergétique sur le facteur U . . . . . . . . . . . . . . 8 2.1.4 Exemple de solution optique et thermique . . . . . . . 11 2.2 Menuiseries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 1. Conséquences des évolutions réglementaires

1

Performances énergétiques des éléments transparents Perspectives et prospective 1.2 Menuiseries 1. Conséquences des évolutions réglementaires

1.1 Vitrages Le renforcement progressif de la réglementation thermique pousse au développement de produits utilisant toutes les possibilités offertes par le double vitrage. Les verres à couches devraient d'ici quelques années devenir le nouveau standard en matières de vitrage.

1.1.1 Vitrages à gaz Ce type de vitrage permet d'améliorer les performances thermiques du double vitrage. En France, les gaz utilisés sont l'argon et le krypton qui possède de meilleures propriétés physiques. Ce dernier permet, en effet, d'abaisser le coefficient de déperdition thermique (U) vers des valeurs proches de 1 W/(m²K) (dans le cas d'un double vitrage munis d'un verre basse émissivité).

1.1.2 Vitrages à couches multiples La grande innovation de ces dernières années est l'application de couches minces sur le verre afin de changer ses propriétés de transmission, de réflexion, d'émissivité et de couleur. Les plus grands progrès ont été réalisés sur la réflexion infrarouge des couches qui limitent la transmission thermique sans influencer la transmission dans le domaine visible du spectre solaire. Les évolutions actuelles dans le domaine des couches ont pour but de diminuer le coefficient d'émissivité ε de surface des verres et d'obtenir ces couches par des procédés techniques moins onéreux. La marge de travail est faible car les produits les plus performants sur le marché ont des émissivités inférieures à 5 %. Les perspectives d'évolution des produits verriers sont placées sous le signe de "la fenêtre intelligente". Cette fenêtre s'adaptera automatiquement à son environnement en fonction de paramètre prédéfinis. Des voies de recherches dans ces domaines sont développées dans la suite du rapport.

Le principal moteur d'évolution des performances est l'élévation du niveau des exigences réglementaires, concrétisé par la RT2000.

1.2.1 Menuiseries PVC La situation actuelle met en évidence les avantages conséquents des profilés de PVC vis-à-vis des performances thermiques des menuiseries et laisse prévoir un accroissement sensible de leur part de marché. Les menuiseries PVC, qui constituent environ actuellement 55 % du marché de la fenêtre, présentent de très nombreux atouts : – performances thermiques et acoustiques – durabilité (de l'ordre de 50 ans) – étanchéité parfaite en raison du soudage – faible coût de la matière première – grande productivité de l'extrusion, donc faible coût du produit fini. – facilité de fabrication L'un de leurs inconvénients par rapport aux autres matériaux était le faible rapport de clair (0,65 en moyenne contre 0,75 et plus pour les menuiseries aluminium). Cette différence tend à se réduire grâce à la technique dite de "l'ouvrant caché", où la majeure partie de la hauteur de l'ouvrant s'intègre à celle du dormant. Elles disposent encore d'une marge importante d'évolution : Les produits français actuels comportent 2 à 3 chambres dans l'épaisseur. Leurs performances s'alignent sur celles des vitrages (Uf = 1,5 à 2,5 W/(m².K)). Leur évolution est préfigurée par les tendances observées en Allemagne, où les produits performants peuvent comporter 4,5 ou même 6 chambres dans des épaisseurs de 70 à 80 mm. Des produits avec remplissage des alvéoles par de la mousse apparaissent de manière encore marginale. Avec des épaisseurs de 80 à 100 mm, les coefficients Uf annoncés étant alors de l'ordre de 1,0 W/(m².K). Cependant, ni l'épaisseur accrue des menuiseries, ni la présence de remplissage de mousse ne dispensent de renforts métalliques pour les produits de dimensions importantes.

Isolation Thermique 2

Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 1. Conséquences des évolutions réglementaires

1.2.2 Menuiseries bois

1.3 les protections solaires

Les perspectives d'évolution sont très limitées : l'augmentation des épaisseurs de menuiseries est envisageable, ainsi que la combinaison avec d'autres matériaux, et s'accompagne inévitablement d'une augmentation du coût.

1.3.1 Habitat individuel et collectif

1.2.3 Menuiseries aluminium et acier Les évolutions actuelles de ces produits présentent les tendances suivantes : – généralisation des menuiserie métalliques à rupture de pont thermique; – utilisation de la technique de l'ouvrant caché, pour réduire les surfaces développées;. – utilisation de barrettes de coupure thermique en PVC ou autres matériaux; – augmentation de la hauteur des barrettes; – remplissage des alvéoles contenant les barrettes par des mousses isolantes; – utilisation de feuillures en PVC. L'ensemble de ces facteurs ne permettant cependant pas d'atteindre les mêmes niveaux de performances que pour les menuiseries PVC, les perspectives s'orientent vers une association de ces matériaux, et donc un développement des menuiseries mixtes : – cœur de menuiserie multi-chambres en PVC, – parements rigides en aluminium.

Du fait des exigences de la RT2000 en matière de confort d'été, les perspectives s'orientent naturellement vers une utilisation systématique des fermetures extérieures, avec un développement probable des produits de type projetable à l'italienne : – volets roulants projetables – persiennes coulissantes projetables qui permettent l'utilisation de la ventilation naturelle et un apport lumineux, l'utilisation de stores extérieurs restant complémentaire de la présence des fermetures.

1.3.2 Secteur non résidentiel Avec les mêmes incitations, les solutions amenées à se développer dans le secteur non résidentiel sont différentes : – regain probable d'intérêt pour les protections solaires extérieures, qui sont les plus efficaces : stores vénitiens extérieurs rigides stores de façade, stores à projection brise-soleil fixes ou orientables cette option nécessitant une forte évolution des tendances architecturales actuelles. – pour les façades lisses, développement des protections solaires intégrées à la paroi vitrée : stores vénitiens intégrés au vitrage façades double peau, avec store dans l'inter espace associé à une forte ventilation mécanique de cet espace en été pour éliminer son échauffement. L'automatisation de fonctionnement des stores en fonction des conditions climatiques aura tendance à se généraliser : – reploiement des stores extérieurs en cas d'intempéries – gestion des apports solaires aux heures de non occupation des locaux – ajustement progressif du niveau d'éclairement naturel

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 2. Vers des sauts technologiques

La figure 1 présente les différents principes de fonctionnement des systèmes chromogéniques. Le graphique présenté sur la droite de la figure illustre les variations de transmission en fonction du paramètre qui commande le changement d'état (I : intensité lumineuse, T : température, DQ : charge électrique). τv et τs sont les transmissions lumineuse et énergétique.

2. Vers des sauts technologiques

2.1 Vitrages Les axes de recherche pour l'amélioration des vitrages sont les suivants : – modulation des propriétés optiques (gamme de longueur d'onde visible ou proche infra-rouge du spectre solaire) – diminution de la déperdition thermique (verre et menuiserie).

2.1.1 Couches chromogéniques Dans cette rubrique, nous nous intéressons aux systèmes chromogéniques complets qui peuvent compter jusqu'à 5 couches différentes.

La propriété de base des matériaux chromogéniques est de changer de propriétés optiques sous l'action d'un champ ou d'une charge électrique, d'intensité de lumière, et de température. La variation des propriétés optiques peut intervenir sur l'absorption, la réflexion ou la diffusion. Les deux catégories majeures des matériaux chromogéniques sont les matériaux à activation électrique et les matériaux autres activations. Les systèmes non électriques sont : le photochromisme, le thermochromisme et les thermotropes. Les systèmes activés électriquement sont : les cristaux liquides (PDLC, Phase Dispersed Liquid Crystal, NCAP Nematic Curvilinear Aligned Phase), les systèmes à particules dispersées (DPS, Dispersed Particle System) et les électrochromes.

Figure 1 - Principe de fonctionnement des systèmes chromogéniques

I

T τ

S

τv

∆t = 100 s

I Photochromisme

τ

3

T τv τ S

∆t = 10-9 s

θc

Τ

Thermochromisme

T τ τv S

V

Vc

V

∆t = 10-3 s

Cristaux liquides encapsulation et dispersion dans un polymère

T τv τ

S

∆t = 10 s

∆Q

V Electrochromisme

Isolation Thermique 4

Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 2. Vers des sauts technologiques

A. Photochromisme

B. Thermochromisme

Les matériaux photochromes changent leurs propriétés optiques lorsqu'ils sont exposés à la lumière et retrouvent leurs caractéristiques originales dans l'obscurité. Ce changement de caractéristique se produit par absorption de la lumière qui les traverse. Ce phénomène est connu depuis 1880.

La principale caractéristique des matériaux thermochromes est que leurs caractéristiques optiques changent avec une variation de température. Ils retrouvent leurs propriétés optiques initiales lorsque la température diminue.

Ce phénomène est observé aussi bien dans les matériaux organiques qu'inorganiques. Une des applications les plus connues est les verres de lunettes en ophtalmologie.

Ce sont généralement des couches minces déposées sur un substrat verre ou plastique (PET). Le changement de caractéristiques optiques se traduit par une modification de la transmission lumineuse et énergétique sans modifier la vision (reconnaissance des formes) à travers le vitrage. Ce phénomène se traduit par une variation du facteur d'absorption du vitrage. Les matériaux en couches minces sont généralement des oxydes métalliques (VO2, Fe3O4, V2O3 et NbO2) déposés sur des substrats de verre par la technique de sputtering magnétron. Les matériaux thermochromes en couches minces passent d'un état semi-conducteur à un état métallique lorsque une température critique est dépassée (figures 4 et 5).

Figure 2 : Transmission spectrale d'un verre photochromique (3 mm)

Figure 4 : Spectre de transmission d'un film de 100 nm de VO2 (au dessus et en dessous de la température de transition Tt)

Figure 3 : Spectre de transmission de spiro-oxanine sur film plastique

On remarque que le procédé chromogénique n'affecte que la partie visible du rayonnement solaire (figures 2 et 3).

Figure 5 : Spectre de transmission d'un film de 100 nm de VO2 déposé sur verre (au dessus et en dessous de la température de transition)

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 2. Vers des sauts technologiques

Le matériau thermochrome idéal pour une application vitrage bâtiment devrait avoir un fort changement de propriétés optiques dans une gamme de température de 10 à 30 °C. Malheureusement, aucun matériau connu ne satisfait cette exigence. Les variations de conductivité électrique en fonction de la température pour de nombreux matériaux thermochromes sont données figure 6.

5

C. Matériaux thermotropes La principale caractéristique des matériaux thermotropes est le changement de leurs caractéristiques optiques avec une variation de température. Ils retrouvent leurs propriétés optiques initiales lorsque la température diminue. Ce sont généralement des composés chimiques sous forme de gels qui sont pris entre deux feuilles de verre ou de plastique (PET). Le changement de caractéristiques optiques se traduit par une modification de la transmission et de la réflexion lumineuse et énergétique. D'un état transparent à température ambiante, le vitrage devient diffusant en transmission et la réflexion augmente avec la température. Au niveau de la couleur, ces produits sont généralement blancs.

Transmission

Les courbes spectrales de transmission d'un vitrage thermotrope en fonction de la température sont données figure 7. La variation de la température est surtout sensible dans la partie visible du spectre du rayonnement solaire.

Longueur d’onde (nm) Figure 7 : Spectre de transmission d'un hydrogel Cloud GEL TM (Suntek, 1mm d'épaisseur)

Figure 6 : Conductivité électrique en fonction de la température pour différents matériaux thermochromes (a, b et c sont des repères de températures intéressants pour des applications solaires)

Les valeurs des facteurs de transmission, réflexion et absorption sont regroupées dans le tableau I. On remarque qu'à température ambiante la transmission lumineuse et très importante et que l'absorption du vitrage est très faible. Par contre, à la température de 50 °C le vitrage devient réfléchissant dans la partie visible et proche infrarouge du spectre solaire. Tableau I : Facteur de transmission, réflexion et absorption sur un Cloud Gel TM de 1mm d'épaisseur entre deux films polymères Temp.(°C)

τv(%)

τe(%)

ρv(%)

ρe(%)

αv(%)

αe(%)

25 50 ∆

92 6 86

82 5 77

6 79 -73

6 69 -63

2 15 /

12 26 /

Isolation Thermique 6

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D. Particules suspendues

E. Matériaux électrochromes

Ce type de vitrage est très semblable au niveau de son comportement avec les systèmes à cristaux liquides. Il est constitué de particules en forme d'aiguille dans un fluide ou un gel organique pris entre deux conducteurs transparents (ITO, Indium Tin Oxyde). Sous l'action d'un champ électrique, les particules s'alignent suivant les lignes de champ électrique. D'un état diffusant sans application de tension électrique, le vitrage devient transparent sous l'application d'une tension électrique de l'ordre de 100 Volts.

Les systèmes électrochromes sont les plus connus et les plus complexes des systèmes chromogéniques.

Le montage schématique de ce type de vitrage est donné figure 8. Les valeurs des facteurs de transmission diffuse et de transmission directe peuvent être limitées par l'épaisseur de la couche active.

L'électrochromisme a été observé quelques oxydes mixtes dans les oxydes de tungstène, molybdène, nickel, cobalt, iridium, manganèse, chrome, vanadium, niobium, tantale, et dans des matériaux organiques et polymères. Les matériaux électrochromes changent leurs propriétés optiques sous l'action d'un champ électrique. Ils retrouvent leurs caractéristiques initiales simplement par inversion de la polarité du courant. Dans certains cas on cite les terres rares. Les terres rares sont généralement les éléments de la série des lanthanides dans la classification de Mendeleïev (du cérium, Ce, à l'ytterbium, Yb). Ces matériaux ont la particularité de pouvoir céder facilement 3 électrons (forme ionique 3+). Ils sont principalement utilisé en optoélectronique pour leur émission dans la gamme de longueur d'onde visible (rouge pour Pr3+, Eu3+, vert pour Tb3+ et Er3+, et bleu pour Ce3+ et Tm3+). Aucune application en afficheur ou vitrage 'grande dimension' n'est envisagé à ce jour. L'électrochromisme peut être relié à une double injection ou "réjection" d'électrons et d'ions dans une structure d'oxyde métallique. Le mécanisme d'électrochromisme apparaît dans les matériaux inorganiques par une injection (anode) ou éjection (cathode) d'ions (H+)ou d'électrons (e-) (Figure 9). Coloration H+

e-

H+

e-

WO3

Décoloration

H+

e-

WO3

e-

Contre Electrode

Conducteur ionique

HxWO3

e-

Figure 8 : Schéma d'un système à particules suspendues.

H+

H+

H+

Conducteur ionique

e-

Contre Electrode

Figure 9 : Coloration et décoloration d'un système électrochrome

La réaction typique pour une réaction cathodique de coloration est : WO3 (transparent) + yH+ + ye-

HyWO3 (bleu)

La réaction typique pour une réaction anodique de coloration est : Ni(OH2) (transparent)

NiOOH (bronze) + h+ + e-

D'autres ions peuvent être utilisés pour la coloration comme : Li+, H+, Na+, Ag+. Les plus couramment utilisés sont le proton H+et Li+. Concernant l'électrode de travail (de coloration) les matériaux les plus utilisés sont : WO3, NiO, MoO3 et IrOx. Ces composés sont pour la plupart des matériaux de transition.

Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 2. Vers des sauts technologiques

Des composés de structures nanocristallines comme TiO2 et NbO2 ont également été étudiés.

7

Un exemple de spectre de transmission est donné figure 1.11. La figure 12 présente une représentation 3D de l'évolution de la transmission n/h d'un système électrochrome en fonction de la longueur d'onde et de la tension appliquée.

Un système électrochrome est fabriqué par une succession d'au moins cinq couches comprenant ; des conducteurs électroniques transparents de part et d'autre du système, un électrolyte ou transporteur d'ions et d'électrons, d'une électrode pour le stockage des ions et d'une électrode électrochrome ou électrode de travail. Un schéma du montage est donné figure 10.

Tableau II : Facteur de transmission lumineux d'un système électrochrome

τv(%) Etat décoloré

50-65

Etat coloré

10-25

Substrat 0.8

Conducteur électronique transparent

0.6

Transmission n/h

Electrolyte Electrode électrochrome Contre électrode (stockage d'ions)

0.0 V 0.5 V 1.0 V 1.5 V

0.4

0.2

0.0 0

500

Le tableau II présente des valeurs de facteur de transmission lumineuse pour un système électrochrome dans les états colorés et décolorés. Des niveaux plus faibles de transmission aux alentours de 1 %, peuvent être obtenus, mais pour des applications spécifiques. Il est difficile d'obtenir des facteurs de transmission lumineux supérieurs à 60 % dans l'état décoloré, car il faut rappeler qu'un système électrochrome est constitué par un empilement d'un minimum de cinq couches sans le substrat.

e /hé misph ériqu Tr ans mission no rm ale

2500

On remarque sur la figure 12, que la variation de transmission n'est obtenue que sur la partie visible du spectre. Certaines formes d'oxydes de tungstène (WO3) peuvent être modulées dans la gamme du proche infrarouge. Ces matériaux spécifiques contrôlent la partie infrarouge du spectre solaire. La forme amorphe du WO3 la plus 0.9 -- 1.0 commune, a seulement un petit 0.8 -- 0.9 effet dans la gamme infrarouge. 0.7 -- 0.8 Les pics infrarouges de ce 0.6 -- 0.7 matériau peuvent commuter 0.5 -- 0.6 entre les deux états, de 20% à 0.4 -- 0.5 plus de 75 %, pour un oxyde WO3 cristallisé. 0.3 -- 0.4

0.6

0.4 0.2

0.2 -- 0.3

0.0

0.1 -- 0.2

0.0

0.0 -- 0.1

0.3 0.6 0.9

2000

2500

1500 1000 500

2000

Les spectres de transmission sont obtenus après stabilisation de la coloration sous application d'une tension électrique donnée. La diminution de la transmission est entièrement compensée par l'augmentation de l'absorption car la réflexion ne varie pas.

0.8

1.5

1500

Figure 11 : Spectres de transmission d'un système électrochrome de l'état incolore (0.0 V) à l'état coloré (1.5 V)

1.0

Tension 1.2 appliquée (V)

1000

Longueur d’onde (nm)

Figure 10 : Schéma d'un système électrochrome.

Longueur d’onde (nm)

Figure 1.12 : Représentation 3D de la transmission n/h pour un système électrochrome

Isolation Thermique 8

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Pour tous ces matériaux, il est difficile de donner des valeurs de facteur de déperditions thermiques et des facteurs solaires. Ces produits sont généralement absorbants. Pour limiter l'échauffement et la pénétration de chaleur, ils seront placés dans des systèmes verriers à double vitrage. L'élément "commandable" sera toujours placé sur la face externe du double vitrage et associé à un verre basse émissivité. Le tableau III présente la comparaison entre un double vitrage (6/12/6 mm) et un double vitrage constitué par un système électrochrome et un verre basse émissivité. Tableau III : Comparaison entre un double vitrage classique et un double vitrage électrochrome.

Double vitrage 6/12/6 Double vitrage Décoloré E.C.+basse ε Coloré

τv (%)

g ρv (%) (%)

76 64

23 16

69 55

20

14

16

Certains polymères semis-cristallins présentent les mêmes caractéristiques. En effet ces polymères semis-cristallins possèdent un certain ordre de régularité dans les chaînes de molécules. Ces films polymères sont généralement diffusants et blanchâtres. Pour augmenter leur transparence, ces films sont étirés et orientés. La valeur de l'angle choisi peut être adaptée par les conditions de polymérisation pour obtenir une structure lamellaire. Une autre possibilité pour avoir une transmission directe ou diffuse est la superposition de films polymères avec des indices de réfraction croissants ou décroissants. La figure 15 schématise ce type de procédé.

U (W/m²K) Glace 1 Glace 2 claire basse ε 2,8

1,9 1,5

2.1.2 Dispositifs géométriques Les matériaux et couches à angles sélectifs ont des propriétés optiques directives permettant à la lumière d'être transmise de façon directe ou diffuse. Il existe plusieurs axes de recherches sur ce type de matériaux. Ce phénomène peut être obtenu par déposition, d'une couche métallique ou d'oxyde métallique à microstructures colonnaires sur un substrat verre (Figure 13). Les techniques de déposition utilisées sont : l'évaporation oblique sous vide, la décharge d'arc électrique sous champ magnétique. Avec ce type de technique, les épaisseurs déposées sont faibles (de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres) pour conserver des propriétés optiques de transmission élevées. Un exemple de transmission sélective est donné figure 14.

Figure 15 : Schéma de principe des vitrages à vision directe variable (les parties grisées sont les zones ou la transmission est directe)

Avec ce type de vitrage, on a une vision directe à l'extérieur pour une incidence normale, alors que le soleil en position haute donnera un rayonnement diffus dans le local. Un autre procédé, portant le nom de vitrage à claire-voie, couple ce principe de diffusion sélective en alternance avec des zones transparentes. Les zones diffusantes dont les angles sont prédéfinis (10, 20 ou 30°), sont espacées entre elles par des zones transparentes dont le pas est généralement de 3 mm. Les valeurs des facteurs de transmission et de réflexion dépendent de la sélectivité angulaire des zones diffusantes et du rapport de surface entre les différentes zones. Un exemple des valeurs des facteurs de transmission et de réflexion pour ce type de vitrage est donné dans le tableau IV. Tableau IV : Facteur de transmission et de réflexion énergétique pour un vitrage à transmission diffusante et transparente alternée.

Figure 13 : Schéma d'une microstructure métallique oblique de surface.

47 %

Figure 14 : Exemple de transmission sélective avec des microstructures de surface.

75 %

τe(%)

ρe (%)

16-30

17-23

2.1.3 Gain énergétique sur le facteur U Le facteur U d'un double vitrage peut être réduit de 2 manières : – en introduisant dans la lame d'air un matériau plus isolant que l'air mais qui présente une transparence suffisante : actuellement seuls les aérogels de silice répondent à ces exigences. – en réduisant fortement la pression dans la lame d'air (vide partiel).

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9

A. Aérogels de silice

• Xérogels de silice

Ces produits sont obtenus par le procédé sol-gel pour fabriquer des matériaux ayant de bonnes propriétés optique et thermique simultanément.

Si l'opération de séchage est effectuée par évaporation du solvant soit sous pression réduite et à température ambiante, soit par chauffage et à pression atmosphérique, on obtient des solides appelés xérogels. Ces produits présentent le plus souvent une texture poreuse effondrée par rapport au gel initial.

A.1 Préparation des gels Un gel est une solution colloïdale d'une phase dispersée constituée de particules extrêmement divisées dans une phase dispersante liquide. On peut aussi le définir comme un réseau tridimensionnel interconnecté, expansé dans un milieu liquide. Le passage du sol (phase dispersée) au gel correspond à la transformation brutale d'un liquide visqueux en solide. Le sol est converti en une masse rigide et poreuse qui constitue le gel. Les précurseurs pour la fabrication des aérogels et des xérogels peuvent être inorganiques ou organiques.

• Les inorganiques Le plus utilisé est le métasilicate de sodium (Na2SiO3) qui acidifié donne par une réaction d'hydrolyse de l'acide orthosilicique [1]. Cet acide instable se polymérise par élimination d'eau pour donner le gel [2]. Na2SiO3 + 2 HCl + H2O

Si(OH)4 + 2 NaCl

nSiO2, 2nH2O

nSi(OH)4

[1] [2]

• Les organiques Le plus courant est le tétra-alcoxysilane Si(OR)4, ce type de précurseurs est obtenu par action du tétrachlorure de silicium SiCl4 sur les alcools suivant la réaction [3] SiCl4 + 4ROH

Si(OR)4 + 4HCl

[3]

Dans cette famille, les plus connus sont : – TMOS : tétraméthoxysilane, – TEOS : tétraéthoxysilane – les nouveaux précurseurs (PEDS-Px, polyéthoxydisiloxane) Les PEDS-Px sont ceux qui sont développés par le PACTE ADEME. Ce sont des composés de silicium prépolymérisé à partie de monomère TEOS dans l'acide sulfurique H2SO4, composé par des chaînes plus ou moins longues de pont siloxanes ( º Si - O - Si º ) et contenants différents pourcentages de silice. Ils répondent à la formule brute suivante :

OR1

(

Si

OR2

O

Si )

L'évaporation du solvant dans les pores conduit à l'établissement à l'intérieur des pores, aux interfaces liquide/vapeur, de tensions considérables dues à la tension superficielle du solvant. Ces produits ont des masses volumiques importantes (ρ > 0.3 g/cm3).

• Aérogels de silice Une solution sécher des gels, sans modifier leur structure, est de se placer dans les conditions supercritiques du solvant organique. Le tableau V donne les paramètres critiques des solvants les plus utilisés (Tc : température critique, Pc : pression critique). Tableau V : Paramètres critiques de quelques solvants.

Nom Méthanol Ethanol Eau Acétone Gaz carbonique

Formule chimique

Tc (°C)

Pc (MPa)

CH3OH C2H5OH H2O (CH3)2O CO2

240.0 243.1 374.0 235.0 31.0

7.93 6.36 22.0 4.66 7.36

Le passage en conditions supercritiques permet d'éviter la fissuration et le rétrécissement des gels. Le séchage s'effectue dans un autoclave. Dans ces conditions, le solvant devient un fluide supercritique (ni gaz, ni liquide). En pratique, on chauffe l'autoclave à une température légèrement supérieure à la température critique du solvant utilisé, puis on dégaze lentement pour faire chuter la pression interne jusqu'à la pression atmosphérique et enfin on refroidit. La figure 16 présente un diagramme de l'évolution des températures et des pressions pour obtenir une extraction supercritique.

A

Pression (bar)

B

C

D

E

Température (°C) 200

90 150 m

60 OR3

OR4

100

où R1, R2, R3 et R4 peuvent être -C2H5 ou -H. A la fin de l'étape de préparation des gels qui sont des squelettes de silice tridimensionnels dans une matrice de solvant. Ensuite il faut extraire le solvant sans endommager le support rigide.

A.2 Séchage L'évacuation du solvant hors du gel par séchage produit des matériaux poreux constitués d'une phase solide et d'air contenu dans les pores. Plusieurs techniques de séchage permettent d'obtenir des matériaux différents.

30 0

12 Temps (heures)

24

Figure 16 : Diagramme de températures et pressions lors d'une extraction supercritique. (A : Montée en température et pression, B : Etape de stabilisation, C : Dépressurisation isotherme, D : Balayage avec courant d'azote, E : Refroidissement)

Isolation Thermique 10

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• Les carbogels de silice Les carbogels sont des aérogels de silice fabriqués avec le même procédé que le squelette de silice dans le solvant de type alcool. Pour réaliser des économies d'énergie durant la période de séchage, une substitution de l'alcool par du CO2 liquide est réalisée. La procédure de séchage pour les carbogels de silice nécessite une température de seulement 40 °C.. Les caractéristiques morphologique des aérogels et des carbogels de silice sont présentées dans le tableau VI. Il faut noter que ces valeurs dépendent de la nature du précurseurs ainsi que des concentrations lors de la préparation des gels. Tableau VI : Caractéristiques morphologiques des aérogels et carbogels préparés à partir des PEDS-Px Densité apparente (g/cm3) Porosité (%) Surface spécifique (m²/g) Rayon des pores (Å)

Aérogels

Carbogels

0.12-0.37 89-95 251-1183 25-35

0.08-0.28 89-96 401-833 50-120

90.8

(%) 89.2

(%) 84.2

(%) 83.2

T.R.

E (m-1)

92.8

16.4

Tableau VII : Caractéristiques optiques d'un aérogel obtenu à l'aide de précurseur PEDS-Px. ( τ nh : facteur de transmission lumineux normale/hémisphérique, v nd τ v : facteur de transmission lumineux normale/directe).

A.3 Caractéristiques thermiques de l'aérogel de silice Les aérogels de silice font parti des cette classe de matériaux maintenant appelée : nanomatériaux ou matériau nanostructuré, car la taille caractéristique de leurs composants de base est inférieure au micron. Dans le cas des aérogels poreux, on rencontre donc des cavités (pores) entre 10 et 100 nm. Les transferts thermiques dans ce type de matériaux sont décrits dans l'annexe du rapport sur les éléments d'enveloppe opaques.

1.0

La figure 18 présente l'évolution de la conductivité thermique d'un aréogel en fonction de la pression.

0.8

On constate que la conductivité équivalente décroît très rapidement et atteint des valeurs inférieures à 10 mW/mK pour des pressions de 10 hPa.

0.6

Pour des pressions de 0,1 hPa, la conductivité équivalente approche les 8 mW/mK.

Normal / Hémisphérique Normal / Diffus Normal / Direct

0.4

0.2

0.0

500

1000

1500

2000

2500

Longueur d'onde (mm)

Figure 17 : Spectres de transmission normale/hémisphérique, normale/directe et normale/diffuse d'un aérogel de silice obtenus à l'aide de précurseur PEDS-Px (40 % précurseur et 60 % acétone).

Les caractéristiques optiques typiques (facteur de transmission lumineux et visible, taux de transparence et coefficient d'extinction) d'un aérogel sont donné dans le tableau VI. Le taux de transparence donné dans le tableau VII est T.R. Il est le ratio du facteur de transmission normale/direct et du facteur de transmission normale/hémisphérique. Il permet de comparer la transparence des aérogels entre eux. En effet plus ce rapport est proche de 100, plus l'aérogel de silice est transparent. Dans le cas d'un verre "float" de 4 mm, T.R. = 97. E exprimé en m-1 est le coefficient d'extinction à la longueur d'onde de 550 nm. Cette longueur d'onde de 550 nm correspond à la sensibilité maximum de l'œil. La définition de E est :

1 nd ) E = − log(τ550 d d : épaisseur de l'aérogel (m) nd

(%)

τ 550 :

transmission normale/directe à la longueur d'onde de 550 nm.

Conductivité thermique (mW/m K)

Transmission

Un exemple de spectre de transmission est donné figure 17. Comme ce type peut être plus ou moins diffusant suivant le mode de préparation, il est important de donner les transmissions directe et diffuse.

Le coefficient d'extinction E permet de comparer les facteurs de transmission des matériaux transparents en s'affranchissant de l'épaisseur (plus ce coefficient est faible, meilleur est la transmission lumineuse, pour un verre "float" de 4 mm, E = 7 m-1).

20 18 16 14 12 10 8 6 0.01

0.1

1

10

100

1000

Pression (hPa)

Figure 18 : Conductivité thermique en fonction de la pression pour un aérogel monolithique à la température de 20 °C

B. Vitrage sous vide. La figure 19 présente le schéma d'un vitrage sous vide développé à l'Université de Sydney. Le vitrage sous vide est formé de deux feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur. Avant assemblage, les écarteurs sont disposés sur un des verres. Ces écarteurs sont des petits piliers en Inconel 718 à base d'alliage de nickel et ont typiquement un diamètre de 0.25 mm et une hauteur de 0.15 mm. Le scellement sur le bord des verres et autour du point de pompage est réalisé par une soudure de verre. Cette soudure est réalisée avec une fritte de verre à bas point de fusion et un coefficient de dilatation thermique voisin du verre. Le joint est réalisé par chauffage de

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l'ensemble à une température d'environ 450 °C dans un four et refroidi lentement jusqu'à la température ambiante. Soudure sur les bords du vitrage Verres

11

2.1.4 Exemple de solution optique et thermique Tous les vitrages que nous avons mentionnés précédemment ne sont pas disponibles sur le marché à l'exception d'un vitrage électrochrome récemment commercialisé. Nous présentons deux exemples qui intègrent les solutions techniques exposées précédemment. Le vitrage de demain devra cumuler les évolutions en optique et en thermique. Les figures 20 et 21 présentent deux exemples.

intercalaire

Raccord de la pompe à vide

Elément chromogénique Aérogel de silice monolithique

Figue 19 : Schéma du vitrage sous vide.

Elément transparent/diffusant

Durant le pompage, l'ensemble est chauffé à une température de 100-250 °C pour évacuer les gaz absorbés et adsorbés. Après chauffage, le tube de pompage est fondu pour rendre le système étanche. Le tableau VIII : type de vitrage.

Type de double vitrage Verre clair + verre basse ε (4 mm) Verre basse ε + verre basse ε (4 mm)

U (W/(m²K)) 1.30 0.85

Couche anti-réflexion

Intérieur Figure 20 : Composition schématique du vitrage S1

Le vitrage S1 se compose de quatre éléments : – couche anti-réflexion, – élément chromogénique, – aérogel de silice en dépression, – élément diffusant /transparent. • La couche externe anti-réflexion est nécessaire car il faut augmenter au maximum la transmission lumineuse et énergétique lorsque le système chromogénique est dans un état décoloré. • Le système chromogénique placé sur la vitre externe permet de moduler la transmission énergétique du vitrage complet. La position externe du système chromogénique permet d'évacuer les calories emmagasinées par absorption énergétique du rayonnement solaire dans un état coloré. Plusieurs solutions de matériaux chromogéniques sont envisageables, mais la plus pertinente est un système électrochrome. • L'aérogel de silice permet de fixer un coefficient de déperdition thermique faible. • Le système de transmission directe/diffuse placé en partie interne du complexe verrier permet de moduler la vision. Plusieurs solutions sont possibles (thermotropes, particules suspendues et cristaux liquides). Les cristaux liquides sont les plus simples d'utilisation et ils ont l'avantage d'être disponibles commercialement.

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Ce vitrage ne nécessite pas de couche basse émissivité parce que l'aérogel de silice est en contact avec le verre. Le coefficient U d'un tel vitrage est évalué à 0.66 W/(m².K). Cette valeur peut être encore améliorée en réduisant la conductivité thermique de l'aérogel de silice monolithique en diminuant la pression partielle de gaz dans le squelette de silice. Elément chromogénique Vide

Elément transparent/diffusant

Couche basse ε Couche anti-réflexion

Extérieur

Intérieur

Figure 21 : Composition schématique du vitrage S2

Le vitrage "futuriste" S2 présente cinq éléments : – couche anti-réflexion, – élément chromogénique, – le vide, – couche basse émissivité, – élément transparent/diffusant. L'épaisseur totale de ce type de vitrage peut être inférieur à 8 mm (système électrochrome de 3 mm, vide inférieur à 1 mm et 3 mm pour le système de transmission lumineux direct/diffuse. • La couche externe anti-réflexion est obligatoire pour les raisons indiquées dans la description du vitrage S1. • Le système chromogénique est identique au vitrage S1. • Le vide entre le système chromogénique et le système de transmission lumineuse directe/diffuse permet de fixer une déperdition thermique très faible. Son épaisseur peut être réduite à l'épaisseur des écarteurs (0.15 mm). • La couche basse émissivité limite la transmission énergétique du complexe verrier. Elle est déposée sur le système de transmission lumineux directe/diffuse. On peut ajouter une autre couche basse émissivité en vis à vis. • Le système interne de modulation de la transmission lumineuse directe/diffuse est identique au vitrage S1. Le coefficient U d'un tel vitrage est évalué à 0.85 W/(m².K) (solution avec deux couches basse émissivité). Le coefficient U pour une seule couche basse émissivité ne permet pas de descendre sous la barre des 1W /(m².K). Pour ces deux types de double vitrage, il est difficile de donner des valeurs du facteur solaire g, toutefois, la modulation de la transmission devrait permettre d'obtenir des valeurs comprises entre 15 et 50.

La figure 22 représente la position de différents éléments verriers selon le facteur de déperdition thermique et le facteur solaire g. Du double vitrage clair au triple vitrage composé de deux verres basse émissivité, les éléments sont directement comparables. Les deux zones oblongues grisées définissent les domaines de la fenêtre de demain. En effet, si la modulation de la transmission devient possible, le facteur solaire pourra fluctuer entre ces deux valeurs. Le coefficient de déperdition thermique U devrait rester inférieur à 1 W/(m².K). De tous les vitrages présentés qui permettent d'améliorer les propriétés optiques et thermiques, un seul est actuellement commercialisé : le vitrage électrochrome. Il est très difficile de donner des indications précises sur les dates de mise sur le marché des différentes autres solutions techniques que nous avons évoquées. Pour les vitrages à faibles déperditions thermiques, les produits qui apparaîtront le plus rapidement sur le marché sont ceux qui permettront de réaliser une chute importante du facteur U. Certains assemblages de produits permettent aujourd'hui d'obtenir des coefficients U proche de 1W/(m².K). La seule possibilité connue à ce jour qui réduise le facteur de déperdition thermique U de moitié (U < 0,5 W/(m².K)) est l'utilisation d'aérogel de silice en dépression. Il semble néanmoins difficile d'envisager un délai inférieur à cinq ans environ pour la mise sur le marché de ce type de solutions. Enfin, pour ce qui concerne les vitrages sous vide, une première mise sur le marché pourrait se concrétiser dans un délai d'un à deux ans. 100 90 80

Facteur solaire g

12

70 60 50 40 30 20 10 0 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

Coefficient U (W/m²K) Aérogel granulaire Double vitrage clair Triple vitrage clair Nid d'abeille Capillaires Double vitrage 1 bas ε Triple vitrage 2 bas ε Vide 2 bas ε Aérogel monolithique + vide Figure 22 : Comparaison des performances de différents types de vitrage

2.5

3.0

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2.2

Menuiseries

Différents matériaux sont à l'étude pour éviter la présence de chlore, présentant des dangers vis-à-vis du comportement au feu : ABS, polypropylène haute densité Polyester renforcé de fibres de verre (qui éviterait la présence de renforts) Polyuréthane Composites avec fibres de carbone Ils ne présentent actuellement par rapport au matériau PVC aucun avantage thermique notable. Leur développement se heurte principalement aux avantages économiques du PVC, dont par ailleurs tous les aspects technologiques sont bien maîtrisés.

13