ISOLATION THERMIQUE
ADEME
Performancesénergétiques des élémentsopaques et
transparentsGuid
e t
ech
niq
ue
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 désormaisà une remontée en puissance des préoccupations liées aux performances énergétiques des bâtiments. La nouvelle étapede la réglementation thermique pour la construction neuve est significative à cet égard et va constituer une incitation forteà 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 desprécédentes 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 del'environnement, les risques éventuels pour la santé, les conséquences des choix techniques et des hiérarchies d'exigencesur 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 enfonction 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 termesd'exigences à prendre en compte afin d'identifier pour les différents matériaux, produits ou systèmes d'enveloppe commentil 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 exigencesconstituent dans le cadre du renforcement de la performance thermique ; on notera que pour ce qui concerne cetteanalyse 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 dansd'autres pays qui sont actuellement absentes du marché français et dont l'évolution du contexte favorisera ledéveloppement). Par ailleurs, on proposera également des hypothèses en rupture dans le cadre d'une approcheprospective à plus long terme,
• Permettre de disposer d'éléments structurés et cohérents pour aider au choix de pistes porteuses d'innovation enmatière de matériaux, produits et systèmes d'enveloppe et servir de base à une mobilisation des acteurs (et plusparticulièrement 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
Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11. La nouvelle réglementation thermique RT 2000 . . . . . 11.1 Consommation d'énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Température intérieure (Tic, Tic-réf) . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3 Gardes fous ou caractéristiques thermiques
minimales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32. Le confort d'été et l'inertie thermique des bâtiments 53. Condensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.1 Propriétés de l’air humide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.2 Humidité Absolue W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.3 Humidité relative HR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.4 Température de rosée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.5 Humidité absolue dans les locaux d’habitation . . . . . . 63.6 L’air humide et les matériaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.7 Condensations superficielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.8 Condensations internes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74. Rappels de notion d’acoustique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74.1 L’indice d’affaiblissement acoustique R d’une paroi . . 74.2 L’isolement acoustique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84.3 La réglementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85. Santé et environnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95.1 Inventaire et interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95.2 Environnement et santé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.3 Rubrique «Santé et environnement» dans
les fiches «Isolants» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Éléments opaques - État de l’art . . . . . . . . . . . . . . . . . 11. Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Préambule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Isolant thermique : définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3 Procédure d’Avis technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32. Le marché de l’isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.1 Les isolants thermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2 Les autres produits utilisés pour isoler les bâtiments . 42.3 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43. Domaines d’utilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54. Fiches Procédés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115. Fiches Isolants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Éléments opaques - Perspectives & prospective . . . 1Préambule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1. Les progrès réalisés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32. Les conséquences des évolutions réglementaires
en cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53. Vers des sauts technologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.1 Les matériaux super-isolants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.2 Les matériaux à changement de phase . . . . . . . . . . . . 8Annexe : Conductivité thermique équivalente . . . . . . . . . . 9
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Sommaire général 1
S O M M A I R E G É N É R A L
Performances énergétiques des éléments opaques et transparents
Éléments transparents - État de l’art . . . . . . . . . . . . . 11. Rappel des notions d’optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Comportement d’un corps face au rayonnement . . . . 11.2 Propriétés lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3 Propriétés énergétiques et facteur solaire g . . . . . . . . . 21.4 Propriétés géométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.5 Calcul des facteurs optiques lumineux,
énergétiques et solaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.6 Glossaire optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32. Fiches Baies vitrées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53. Fiches Composants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354. Fiches produits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Éléments transparents - Perspectives & prospective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11. Conséquences des évolutions réglementaires . . . . . . . 11.1 Vitrages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Menuiseries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3 Les protections solaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Vers des sauts technologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.1 Vitrages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.2 Menuiseries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1. La nouvelle réglementation thermique RT 2000 . . . 11.1 Consommation d'énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.1 Déperditions à travers l'enveloppe (Ubât et Ubât-rèf) . . . 11.1.2 Apports de chaleur à travers l'enveloppe . . . . . . . . . . . 21.2 Température intérieure (Tic, Tic-réf) . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3 Gardes fous ou caractéristiques thermiques minimales . . 31.3.1 Isolation thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3.2 Confort d'été . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2. Le confort d'été et l'inertie thermique des bâtiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3. Condensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.1 Propriétés de l’air humide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.2 Humidité Absolue W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.3 Humidité relative HR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.4 Température de rosée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.5 Humidité absolue dans les locaux d’habitation . . . . . . . . . 63.6 L’air humide et les matériaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.7 Condensations superficielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.8 Condensations internes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74. Rappels de notion d’acoustique . . . . . . . . . . . . . . . . . 74.1 R : indice d’affaiblissement acoustique d’une paroi . . . . . . 74.2 L’isolement acoustique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84.3 La réglementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5. Santé et environnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - Sommaire 3
S O M M A I R E
Performances énergétiques des éléments opaques et transparents
Généralités
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 1. RT2000 1
Principes
Pour respecter la nouvelle réglementation thermique 2000, unbâtiment résidentiel ou non résidentiel devra satisfaire aux troisexigences suivantes :
1 - Sa consommation conventionnelle d'énergie devra êtreinférieure ou égale à une consommation d'énergie de référencecalculée en fonction de caractéristiques thermiques deréférence (isolation, chauffage, eau chaude sanitaire,ventilation) et, pour les bâtiments tertiaires, à l'éclairage :
CC ≤≤ CCréf
2 - En période estivale, sa température intérieure convention-nelle maximale devra être inférieure ou égale à unetempérature intérieure de référence calculée à partir decaractéristiques thermiques de référence (protections solaires,possibilité d'ouvrir les fenêtres, …) :
TTic << TTic réf
3 - Les caractéristiques de l'isolation thermique des parois, etdes équipements de chauffage, de ventilation, d'eau chaudesanitaire, d'éclairage, de climatisation et les protectionssolaires doivent présenter des performances minimales. Cesgardes fous signifient que certains produits seront interdits surle marché de la construction parce que leurs performances nesont pas suffisantes par rapport aux objectifs de la RT2000.
La validation de ces trois exigences peut se faire soit par calculà l'aide d'un logiciel dont le cœur de programme a étédéveloppé par le CSTB (méthode destinée aux professionnelsavertis), soit sans calcul par le biais de solutions techniquesvalidées par le ministère et réputées respecter laréglementation thermique (méthode destinée aux artisans etparticuliers).
L'enveloppe du bâtiment est concernée par les trois exigencescitées 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 transmissionsurfacique moyen. Ce coefficient s'appelle Ubât et savaleur de référence nommée coefficient Ubât-réf estcalculée en fonction de caractéristiques thermiques deréférence;
1. La Réglementation Thermique 2000
A.2 Des apports solaires à travers les parois vitrées,transparents ou translucides, calculés notamment enfonction du facteur solaire de ces parois.
B. Le calcul de la température intérieure s'effectue en fonctionde l'inertie et des caractéristiques thermiques eténergétiques des parois opaques et transparentes.
C. Les gardes fous concernent aussi bien les composants del'enveloppe que les systèmes.
1.1 Consommation d'énergie
1.1.1 Déperditions à travers l'enveloppe (Ubât et Ubât-rèf)
Le coefficient Ubât est le coefficient moyen de déperdition partransmission à travers les parois et les baies du bâtiment, ils'exprime en W/(m2.K) et se calcule d'après la formulesuivante :
oùAT est la surface intérieure totale des parois qui séparent
l'espace chauffé de l'extérieur, du sol et des locaux nonchauffés, en m2.
HT est le coefficient de déperdition par transmission entrel'espace chauffé d'une part et l'extérieur, le sol et les locauxnon chauffés d'autre part. Il se calcule par la formulesuivante :
HT = HD + HS + HU
T
Tbât A
HU ==
T
Tbât A
HU ==
Sol, Vide sanitaireSous-sol non chauffé
Coefficients de déperdition par transmission à travers les paroislimitant l'espace chauffé d'un bâtiment.
Performances énergétiques des éléments opaques et transparents
Généralités
A7 surface des baies destinées à recevoir des fenêtres, desportes-fenêtres ou des parois transparentes ettranslucides équipées de fermetures;
L8 linéaire de la liaison périphérique des planchers bas avecun mur;
L9 linéaire de la liaison périphérique des planchersintermédiaires ou sous comble aménageable avec un mur;
L10 linéaire de la liaison périphérique avec un mur desplanchers hauts pris en compte pour le calcul de A3.
Les surfaces A1 à A7 sont les surfaces intérieures des parois etles linéaires L8 à L10 sont déterminés à partir des dimensionsintérieures des locaux. Seules sont prises en compte, pour lesdéterminations de ces surfaces et de ces linéaires, les paroisou liaisons donnant sur un local chauffé, d'une part, et, d'autrepart, sur l'extérieur, un local non chauffé, le sol ou un videsanitaire.
Dans le cas où la liaison périphérique d'un plancher se situe àla jonction d'un plancher intermédiaire avec un plancher bas ouun plancher haut, le linéaire à prendre en compte estrespectivement L8 ou L10.
La surface à prendre en compte pour les portes, les fenêtres etles portes-fenêtres est celle en tableau.
Les surfaces des parois et des baies prises en compte pour lecalcul de Ubât-réf sont identiques à celles prises en comptepour 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 surfacequi dépasse cette limite est considérée, pour le calcul de Ubât-réf, comme une surface de paroi verticale opaque, A1, etest ajoutée à celle-ci. Cette limitation doit être effectuée defaçon à conserver le rapport existant entre surfaces équipéesou non de fermetures.
Pour les bâtiments d'habitation, la limite est de 25% de lasurface habitable au sens de l'article R. 111-2 du code de laconstruction et de l'habitation.
Pour les bâtiments à usage autre que d'habitation, la limite estde 50% de la surface de façade, prise égale à la somme dessurfaces des parois transparentes, translucides et verticalesopaques, en contact avec l'extérieur ou avec un local nonchauffé.
1.1.2 Apports de chaleur à travers l'enveloppe
Les apports de chaleur solaire de référence d'un bâtiment,pour le calcul de Créf sont déterminés en considérant que lessurfaces des baies de référence sont celles utilisées pour lecalcul de Ubât-réf. Ces baies sont supposées verticales sansmasque proche et orientées pour un quart au nord, à l'est, ausud et à l'ouest.
Le facteur solaire de référence des baies est de 0,40.
Isolation Thermique
2 Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 1. RT2000
oùHD 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 unvide sanitaire ou sur un sous-sol non chauffé, en W/K,
HU est le coefficient de déperdition par transmission à traversles parois donnant sur des locaux non chauffés (àl'exception des sous-sols et des vides sanitaires), en W/K.
Ubât-réf. est un coefficient de référence pour Ubât, appelé"coefficient moyen de référence de déperdition par les parois etles baies du bâtiment".
Il permet de situer la déperdition par transmission à traversl'enveloppe par rapport à une valeur de référence calculée enfonction de caractéristiques thermiques de référence descomposants d'enveloppe.
Le mode de calcul de Ubât-réf est similaire à celui de Ubât. Ils'effectue en fonction de coefficients de références, donnésdans l'arrêté de la réglementation thermique, pondérés par lescaractéristiques géométriques réelles du bâtiment.
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 dulieu de construction du bâtiment, on distingue entre la zone H3d'une part et les zones H1 et H2 d'autre part.
Les coefficients ai sont donnés dans le tableau ci-après ets'expriment en W/(m2.K) :
Tableau I
A1 surface des parois verticales opaques, y compris lesparois verticales des combles aménagés;
A2 surface des planchers sous combles ou rampants, ycompris les parois horizontales des combles aménagés;
A3 surface des planchers hauts autres que ceux pris encompte 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 desparois transparentes ou translucides non équipées defermetures;
Coefficient ai
Zones H1 et H2 Zone H3
a1 0,40 0,47 a2 0,23 0,30 a3 0,30 0,30 a4 0,30 0,43 a5 1,50 1,50 a6 2,40 2,60 a7 2,00 2,35 a8 0,50 0,50 a9 0,70 pour les maisons
individuelles 0,7 pour les maisons
individuelles
0,9 pour les autres bâtiments
0,9 pour les autres bâtiments
a10 0,7 pour les maisons individuelles
0,7 pour les maisons individuelles
0,9 pour les autres bâtiments
0,9 pour les autres bâtiments
7654321
1010998877665544332211réfbât AAAAAAA
LaLaLaAaAaAaAaAaAaAaU++++++++++++
++++++++++++++++++==−−
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 1. RT2000 3
Zone climatique d'été Ea Eb Ec Ed Inertie quotidienne Exposition au bruit BR1 BR2 BR3 BR1 BR2 BR3 BR1 BR2 BR3 BR1 BR2 BR3
Légère Baie verticale nord Baie verticale courante Baie horizontale ou inclinée
0,45 0,45 0,25 0,25 0,25 0,15 0,15 0,15 0,00
0,45 0,45 0,25 0,25 0,25 0,15 0,15 0,15 0,00
0,25 0,25 0,15 0,15 0,15 0,10 0,10 0,00 NA
0,25 0,15 0,15 0,15 0,10 0,00 0,00 0,00 NA
Moyenne Baie verticale nord Baie verticale courante Baie horizontale ou inclinée
0,65 0,45 0,25 0,45 0,25 0,15 0,25 0,15 0,00
0,45 0,45 0,25 0,25 0,25 0,15 0,15 0,15 0,00
0,45 0,45 0,25 0,25 0,25 0,15 0,15 0,15 0,00
0,25 0,25 0,15 0,15 0,15 0,10 0,10 0,00 NA
Lourde Baie verticale nord Baie verticale courante Baie horizontale ou inclinée
0,65 0,45 0,45 0,45 0,25 0,25 0,25 0,15 0,15
0,65 0,45 0,45 0,45 0,25 0,25 0,25 0,15 0,15
0,65 0,45 0,25 0,45 0,25 0,15 0,25 0,15 0,00
0,45 0,25 0,25 0,25 0,15 0,15 0,15 0,10 0,00
Très lourde Baie verticale nord Baie verticale courante Baie horizontale ou inclinée
0,65 0,65 0,45 0,65 0,45 0,25 0,45 0,25 0,15
0,65 0,65 0,45 0,65 0,45 0,25 0,45 0,25 0,15
0,65 0,45 0,45 0,45 0,25 0,25 0,25 0,15 0,15
0,65 0,45 0,25 0,45 0,25 0,15 0,25 0,15 0,00
Tableau II
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 expositionau bruit, leur orientation et leur inclinaison ainsi que de la zoneclimatique et de l'inertie quotidienne du bâtiment ou de la zonedu bâtiment.
Pour les bâtiments d'inertie légère et très lourde, Tic-réf estcalculée soit avec l'inertie du projet, soit avec une autre inertiedu tableau ci-dessus.
Pour les bâtiments d'inertie très légère, les facteurs solaires deréférence sont ceux du tableau ci-dessus donnés pour l'inertielégère et le calcul de Tic-réf est mené avec une inertie trèslégère.
Pour les locaux à occupation passagère, le facteur solaire deréférence des baies est de 0,65 pour les baies verticales et0,45 pour les baies horizontales.
Les cases marquées NA correspondent à des configurationsnon autorisées pour mener le calcul.
Les baies sont supposées sans masque proche.
L'inertie séquentielle de référence est égale en termes decapacité thermique à l'inertie quotidienne.
Pour les locaux à usage autre que d'habitation, le facteursolaire de référence de la partie ouverte des baies est pris égalà 1 quand le facteur solaire de baie de référence est de 0,65ou 0.45 dans le tableau ci-dessus ; il est égal à 0,50 dans lesautres 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 enréférence pour le calcul de Tic-réf sont de 0,5 pour les paroisverticales et de 0,7 pour les parois horizontales.
L'isolation des parois et le système de ventilation pris enréférence pour le calcul de Tic-réf sont ceux pris en comptepour le calcul du coefficient C du projet.
1.3 Gardes fous ou caractéris-tiques thermiques minimales
1.3.1 Isolation thermique
Chaque paroi d'un local chauffé, dont la surface est supérieureou égale à 0,5 m², donnant sur l'extérieur, un vide sanitaire, unparking collectif, un comble ou le sol, doit présenter uneisolation minimale, exprimée en coefficient de transmissionthermique U, exprimé en W/(m².K), de la paroi, dont la valeurmaximale est donnée dans le tableau ci-dessous.
Tableau III
Les planchers bas sur terre plein doivent être isolés (pardessus ou par dessous) par un isolant dont la résistancethermique est supérieure ou égale à 1,4 m².K/W.
En cas d'isolation périphérique en sous face, les planchersdoivent être isolés à toute leur périphérie sur une largeur d'aumoins 1,5 m.
PAROIS Coefficient U
maximal W/(m².K)
Murs en contact avec l'extérieur ou avec le sol 0,47 Planchers sous combles et rampants des combles aménagés 0,30
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
0,36
Autres planchers hauts, à l'exclusion des toitures prévues pour la circulation des véhicules 0,47
Planchers bas donnant sur un vide sanitaire 0,43 Fenêtres et portes-fenêtres prises nues 2,90 Façades rideaux 2,90
1.3.2 Confort d'été
Dans tout local destiné au sommeil et non climatisé, le facteursolaire des baies doit être inférieur ou égal au facteur solaire deréférence défini dans le tableau II.
Les valeurs nulles ou indiquées "NA" correspondent à dessituations interdites.
Sauf si les règles d'hygiène ou de sécurité l'interdisent, lesbaies d'un même local non climatisé autre qu'à occupationpassagère doivent pouvoir s'ouvrir sur au moins 30% de leursurface totale. Cette limite est ramenée à 10% dans le cas deslocaux pour lesquels la différence d'altitude entre le point basde son ouverture la plus basse et le point haut de son ouverturela plus haute est égale ou supérieure à 4m.
Pour tout bâtiment climatisé à usage autre que d'habitation, leratio d'ouverture solaire équivalente, noté "Rose" doit êtreinférieur ou égal à la valeur donnée dans le tableau suivant :
Tableau V
Pour tout bâtiment climatisé à usage d'habitation, le facteursolaire moyen des baies doit être inférieur ou égal à la valeurdonnée dans le tableau suivant :
Tableau VI
Zone climatique Ea Eb Ec Ed
Baies verticales nord 0,65 0,65 0,65 0,45 Autres baies verticales 0,45 0,45 0,45 0,25 Baies horizontales 0,25 0,25 0,25 0,15
Zone climatique Ea Eb Ec Ed
Rose maximal 0,35 0,30 0,25 0,25
Isolation Thermique
4 Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 1. RT2000
Le coefficient U maximal pris en compte pour les fenêtres et lesportes-fenêtres est celui correspondant à la position verticale.
Les parois séparant les locaux à occupation continue deslocaux à occupation discontinue doivent présenter uncoefficient de transmission thermique U de la paroi qui ne peutexcéder 0,5 W/(m².K).
Le coefficient de transmission thermique linéique moyen Ψ dupont thermique dû à la liaison de deux ou plusieurs parois dontune au moins est en contact avec l'extérieur, ne peut excéderles valeurs indiquées ci-après :
Tableau IV
Ψ étant la valeur moyenne calculée pour chacun des linéairesL8, L9 et L10.
Dans le cas des bâtiments à usage d'habitation, le coefficientmoyen de déperditions par les parois et les baies du bâtiment(Ubât) ne peut excéder de plus de 30 % le coefficient moyen dedéperditions par les parois et les baies de bâtiment deréférence (Ubât-réf).
Type de bâtiment Coefficient ΨΨ maximal W/(m.K)
Maisons individuelles 0,99 Bâtiment à usage d'habitation 1,10 Bâtiment à usage autre que
d'habitation à compter du 01/01/2004 1,35
Le confort thermique d'été des bâtiments non climatisés estévalué en fonction de la zone climatique dans laquelle lebâtiment est situé, et de trois facteurs essentiels liés aubâtiment :– l'inertie thermique du bâtiment,– la protection solaire des baies vitrées,– les possibilités de ventilation naturelle ou mécanique.
La RT2000 définit les exigences de moyens à mettre en œuvrepour limiter les températures excessives en période chaude
Les valeurs maximales du facteur solaire individuel ou moyendes baies exposées sont fixées en fonction de la zone de bruit,de l'inertie du bâtiment, de la zone climatique d'été, del'orientation et de l'inclinaison de la façade.
(voir document : "Performances énergétiques des élémentstransparents")
En ce qui concerne les éléments opaques, leur contribution secaractérise par la classe d'inertie attribuée au bâtiment.
Il s'agit essentiellement ici de l'inertie dite "quotidienne", utiliséepour caractériser l'amortissement de l'onde quotidienne detempérature et d'ensoleillement.
Cinq classes d'inertie quotidienne sont définies :– très légère,– légère,– moyenne,– lourde,– très lourde.
On définit également une inertie dite "séquentielle" pourcaractériser l'amortissement de l'onde séquentielle detempérature en saison chaude sur une période de 12 jours, quiest utilisée uniquement pour l'option "Calculs".
La classe d'inertie quotidienne peut être déterminée par l'uneou 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 précisede la contribution de chaque type de paroi, la somme despoints 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 côtéintérieur du local et présentant le cas échéant un revêtement dit"sans effet thermique", c'est-à-dire sans résistance thermiquesignificative.
2. Le confort d'été et l'inertie thermique des bâtiments
A contrario, une paroi avec isolation intérieure sans contre-cloison a une contribution nulle à l'inertie thermique.
Nous présentons ci-après la méthode de déterminationforfaitaire, qui situe des exemples de ces principes au niveaudes planchers hauts, planchers bas et parois verticales :
� Les éléments dits "lourds" sont définis comme suit :
• Plancher haut lourd :– 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 faux-
plafond.
• Plancher bas lourd :– 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.
• 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 Plancher haut Paroi verticale INERTIE lourd lourd lourde très lourde
- lourd lourde lourde lourd - lourde lourde lourd lourd - lourde
- - lourde moyenne - lourd - moyenne
lourd - - moyenne - - - très légère
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 2. Confort d’été 5
3.1 Propriétés de l'air humide
L'air humide est un mélange d'air sec et de vapeur d'eau etl'humidité est la masse d'eau contenue dans une masse d'airou de gaz.
Cette définition n'est pas accessible à la plupart des appareilsde mesure et il a fallu faire appel à d'autres notions telles quela température humide, l'humidité relative ou le point de rosée.
Soit un volume d'air humide, à une température T et unepression Pt. La masse M d'air humide contenue dans cevolume est la somme d'une masse Ma d'air sec et Mv de vapeurd'eau.
Mt = Ma + MvLa pression totale Pt est la somme des pressions partielles Pade l'air et Pv de la vapeur d'eau.
Pt = Pa +PvLa vapeur d'eau est un gaz et il faut savoir qu'une goutte d'eautransformée en vapeur occupe à 100 °C un volume 1700 foisplus grand qu'à l'état liquide.
3.2 Humidité absolue W
L'humidité absolue W est le rapport de la masse de vapeurd'eau Mv à la masse d'air sec Ma présente dans un mêmevolume :
[kg / kg air sec]
Ce rapport est difficile à mesurer car il faut utiliser un systèmede dessiccation pour séparer l'air sec de la vapeur. Enpratique, on ne mesure jamais l'humidité absolue directement.Les appareils de mesure donnent en général l'humidité relativeou le point de rosée.
3.3 Humidité relative HR
Pour l'air humide non saturé, la capacité d'adsorption devapeur d'eau dépend du rapport entre la masse Mv de vapeurd'eau contenue dans un volume V et la masse Mvs qu'il y auraità l'état saturé.
L'humidité relative (ou degré hygrométrique) est le rapportentre la pression partielle de vapeur d'eau Pv et la pression devapeur saturante Pvs pour une température et un volume d'airdonné :
La pression de vapeur d'eau saturante Pvs désigne la valeurmaximum que peut atteindre la pression partielle Pv de lavapeur, en état d'équilibre avec l'eau liquide à une températureT ; au-delà, il y a condensation.
L'humidité relative s'emploie le plus souvent à la pressionatmosphérique, mais il faut préciser la température. En effet, la
HR MM
PP
WW
vvs
vvs s
= = =
a
v
MMW =
3. Condensation
quantité d'eau maximale accessible et Pvs augmentent avec latempérature donc HR augmente quand T diminue etinversement alors que l'humidité absolue reste constante.
3.4 Température de rosée
La température de rosée, appelée aussi point de rosée, est latempérature à laquelle il faut refroidir l'air humide pour atteindrela saturation et donc obtenir un début de condensation (d'où lenom de rosée). Lorsque cette température de rosée Tr estatteinte, la pression partielle de la vapeur est égale à lapression de saturation (Pv = Pvs), et on a un taux d'humiditérelative de 100 %.
3.5 Humidité absolue dans les locaux d'habitation
La quantité de vapeur d'eau Wi en g/m3 contenue dans l'aird'un logement est essentiellement liée à trois paramètres quisont :
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 uncaractère hygroscopique, c'est à dire qu'ils sont capablesd'absorber une quantité d'eau plus ou moins importante quandl'humidité relative de l'air ambiant augmente. Le caractèrehygroscopique d'un matériau dépend essentiellement duvolume de cavités, dont la taille caractéristique est inférieure à0,1 µm, contenu dans le matériau.
La fixation de la vapeur d'eau dans un milieu poreux estcomplexe car elle met en jeu deux phénomènes fondamentauxqui 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 4couches de molécules d'eau) sont généralement très faibles etseul le phénomène de condensation capillaire explique lesquantités d'eau importantes qui sont adsorbées par certainsmatériaux, en particulier ceux à base de ciment, bois ou argile.
3.7 Condensations superficielles
Les condensations se produisent là où la température desurface des ouvrages Tsi est inférieure à la température derosée Tr de l'air intérieure. C'est un phénomène qui est doncfonction des facteurs qui déterminent ces températures, àsavoir :– 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 dutaux de renouvellement d'air par calfeutrage des joints defenêtres et des bouches de ventilation et d'abaissement des
Isolation Thermique
6 Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 3. Condensation
températures intérieures s'expliquent ainsi par l'élévation de latempérature de rosée de l'air intérieur et la diminution destempératures superficielles intérieures des ouvrages (laproduction de vapeur restant bien entendu constante).
Dans ce cas, les condensations apparaissent d'abord où latempérature est la plus faible (ponts thermiques) du fait de ladifférence entre les surfaces d'échanges extérieure etintérieure et/ou de la conductivité thermique élevée de certainsmatériaux.
Exemples : angles verticaux, liaisons entre les planchers, lesbalcons, les refends, nervures, ...
Ces phénomènes peuvent ensuite s'étendre aux partiescourantes si celles-ci ne sont pas suffisamment isolées ou si laventilation n'évacue pas une quantité suffisante de vapeurproduite à l'intérieure.
Comme règle générale, on retiendra que les facteursdéterminant l'apparition des condensations dans les bâtimentssont 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 rapportavec ces activités ;
– l'isolation thermique.
3.8 Condensations internes
Pour le transfert de vapeur d'eau en régime établi dans lesparois de construction, on utilise une loi qui régit la densité deflux de vapeur traversant les matériaux. Cette loi est fonctiondes pressions de vapeur d'eau, de l'épaisseur du produit, etd'un coefficient propre à chaque matériau. Ce coefficient,appelé δ, représente la perméabilité à la vapeur d'eau dumatériau. La perméabilité est en kg/(s.m.Pa) ou eng/(m.h.mmHg).
Pour éviter les risques de condensations superficielles etinternes, deux méthodes sont disponibles et décrites dans lanorme EN ISO 13 788.
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.
Un bruit peut être caractérisé par son intensité I (W/m²) ou sapression P (Pa). En pratique, on utilise le niveau de pressionrepéré sur une échelle logarithmique dont l'origine est le seuild'audibilité (P0).
Pour tenir compte de la différence de sensibilité de l'oreillehumaine suivant la fréquence (sons graves, médium, aigus), onpondère les niveaux acoustiques qui sont alors exprimés en dB (A).
4.1 R : indice d'affaiblissement acoustique d'une paroi
Les indices d'affaiblissement traduisent la différence entre lesniveaux de pression acoustiques qui règnent de part et d'autrede l'élément testé, ils s'expriment en dB(A) et sont mesurés enlaboratoire. L’indice d'affaiblissement représente les caracté-ristiques d'un élément (paroi, fenêtre, vitrage) pour chaquebande de 1/3 d'octave comprise entre 100 Hz et 5000 Hz (18valeurs). A partir de ces 18 valeurs d'affaiblissementacoustique, on calcul un indice unique R. Le calcul permetd'exprimer de façon différente les qualités acoustiques del'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 séparationentre deux locaux, l'indice correspondant est appelé Rrose.
Au niveau européen, l'indice unique retenu est Rw, mais destermes d'adaptation permettent de retrouver Rroute et Rrose.L'indice d'affaiblissement R d'une fenêtre prend en compte lamenuiserie. D'une façon générale, l'indice R de la fenêtre estégal au minimum à l'indice R du vitrage. Une menuiserieclassique permet de réduire de 2 à 3 dB(A) le niveau de bruit.Une menuiserie performante sur le plan acoustique permet degagner 4 à 5 dB(A).
D'une manière générale, plus R est grand, plus l'élément deparoi a un isolement acoustique élevé. Par exemple, lesconversations normales et téléphoniques sont nettementintelligibles à travers une paroi lorsque son indiced'affaiblissement est inférieur ou égal à 30dB(A), par contre à50 dB(A) toutes les conversations sont inaudibles.
Les produits d'isolation utilisés en paroi sont généralementcaractérisés par les paramètres suivants :
A. L'efficacité d'un doublage
Un doublage est caractérisé par un indice ∆R en dB(A), calculépour un bruit rose à l'émission, à partir du spectre d'efficacitédu doublage par tiers d'octave mesuré entre 100 et 5000 Hz.Pour chaque tiers d'octave, on mesure la différence ∆R entre
4. Rappels de notions d'acoustique
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - État de l’art - 4. Notions d’acoustique 7
l'indice d'affaiblissement acoustique R du mur support doubléet celui du mur support seul.
Le mur support le plus souvent utilisé est un mur de béton pleinde 16 cm, dont l'indice d'affaiblissement acoustique Rrose estde 56 dB(A). L'efficacité du doublage augmente lorsque lamasse surfacique du support, sur lequel l'isolant est appliqué,diminue.
B. L'absorption acoustique
Le coefficient αs d'absorption d'un matériau est le rapport del'énergie acoustique absorbée à l'énergie incidente pour unebande de fréquence déterminée. Ce coefficient est comprisentre 0 et 1, un coefficient égal à 0 signifie qu'aucune énergien'est absorbée, à l'inverse s'il est égal à 1, toute l'énergie estabsorbée.
C. Le niveau de bruit de choc normalisé Ln
Quant aux bruits d’impact en plancher, ils sont caractérisés parle paramètre suivant :
Ln = 20 log exprimé en dB
Cette mesure est faite en laboratoire entre deux salles d'essaissuperposées, ayant des transmissions indirectes négligeables.Elle est faite par tiers d'octave à l'aide d'une machine à chocsnormalisée posée sur le plancher. Le niveau Ln est mesurédans la pièce inférieure.
D. L'efficacité ∆L
L'efficacité ∆L d’un revêtement de sol est mesurée enlaboratoire sur une dalle pleine de béton 14 cm d'épaisseur, àl'aide d'une machine à choc. On fait d'abord une mesure Ln surla dalle nue par tiers d'octave puis une seconde avec la coucherésiliente. La différence obtenue pour chaque tiers d'octavedonne l'efficacité du revêtement, sous forme de courbe ouexprimée globalement en dB(A). Par exemple, l'efficacité d'une chape flottante varie d'environ 12 à 28 dB(A) suivant la natureet l'épaisseur de la couche résiliente.
0PP
4.2 L'isolement acoustique
L'isolement brut D est la différence de niveau de pressionacoustique entre deux locaux adjacents, celui d'émission etcelui de réception.
Il est mesuré in-situ prend en compte la totalité du bruit quiarrive dans le local de réception, c'est à dire par transmissiondirecte (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 deslocaux, telles que la réverbération.
L'isolement normalisé DnT est l'isolement brut corrigé enfonction du rapport entre la durée de réverbération réellemesurée 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 uneseule valeur exprimée en dB(A), l'isolement entre deux locaux.
Il existe une méthode de calcul normalisé de l’isolementaccoustique, prenant en compte les transmissions directes etlatérales et avec comme données d’entrée les paramètresdéfinis en 4.1.
4.3 La réglementation.
La loi sur le bruit du 31 décembre 1992 formule, dans sonarticle 1er, le double objectif de protéger les hommes etl'environnement. La réglementation est fondée sur uneexigence de résultats, ce qui laisse aux professionnelles lechoix des moyens. Les exigences minimales à satisfaire enmatière d'acoustique sont décrites dans le NRA (NouvelleRéglementation Acoustique) et les textes élaborés pourl'application de la loi. Tableau VIII.
Les exigences du tableau VIII relatives aux isolement aux bruitsaériens et aux bruits d’impact viennent récemment d’êtreexprimés avec de nouveaux indices européens.
La réglementation distingue lesbâtiments d'habitation des autrescatégories de bâtiment (scolaires,hopitaux, ...).
La NRA comporte des améliorations parrapport à la réglementation de 1969, enparticulier pour les bruits aériensintérieurs (isolement entre logements), latransmission des bruits d'impacts et lesbruits d'équipement provenant deslogements voisins, mais elle introduitsurtout de nouvelles dispositionsréglementaires concernant la diminutiondu bruit dans les circulationscommunes, les bruits d'équipements àl'intérieur des logements et l'isolementdes façades aux bruits extérieurs.
L'arrêté du 30 mai 1996 introduit unclassement des voies de transportterrestre (de 1 à 5) qui a pour consé-quence dans le cas d'une constructionneuve, d'imposer un isolementacoustique DnAT pouvant aller de 30 à45 dB(A).
Isolation Thermique
8 Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 4. Notions d’acoustique
Dispositions Réglementaires NRA
Bruits aériens intérieurs – bruits de voix, – télévision, – chaîne HIFI, – voiture dans garage…
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.
Transmissions des bruits d'impacts (pas, chutes d'objets, mouvements de chaise …)
Limiter le bruit à : 65 dB(A) en 1996
Bruits d'équipements provenant des logements voisins ou d'un équipement collectif (chauffage, ascenseurs …)
Limiter le bruit à : 30 dB(A) pour les pièces principales. 61 dB(A) pour les cuisines.
Diminution des bruits dans circulations communes (halls d'entrée, couloirs …)
Revêtements absorbants dans les parties communes
Bruits d'équipements à l'intérieur même du logement (chauffage, climatisation …)
Limités à 35 dB(A)
Isolement minimal aux bruits extérieurs (trafic routiers, bruits d'enfants …)
Atténuer le bruit de 30 dB(A) - (bruit route)
Tableau VIII
L'information sur les caractéristiques environnementales etsanitaires des produits de construction est une préoccupationrécente. Leur prise en compte parmi les critères de décisiondans les projets de construction, effective dans un nombrecroissant de réalisations, (notamment lorsque la Haute QualitéEnvironnementale -HQE- fait partie des exigences du cahierdes charges) s'inscrit dans la perspective du développementdurable.
Cependant, les référentiels permettant une véritable évaluationdes impacts sanitaires et environnementaux sont seulement encours d'élaboration. Avant de présenter succinctementl'avancement des travaux dans ce domaine, il convient dedistinguer clairement :• les deux étapes de l'évaluation environnementale et
sanitaire : L'inventaire des caractéristiques (étape 1) et leurinterprétation en terme d'impact (étape 2);
• les deux familles d'impacts : Les impacts sanitaires (effetssur la santé humaine des occupants des bâtiments) et lesimpacts environnementaux (effets sur l'environnement,depuis le confort intérieur du local jusqu'à l'équilibre de laplanète).
5.1 Inventaire et interprétation
L'étape d'inventaire est un bilan comptable des flux de matièreet d'énergie prélevés et rejetés dans l'environnement à chaqueétape du cycle de vie, "du berceau à la tombe". C'est l'Analysede Cycle de Vie -ACV- qui permet cet inventaire, outil normalisé(NF X 30 300, ISO 14040) à l'image duquel le CSTB adéveloppé avec l'aide de l'ADEME un logiciel appeléEQuity 2.0, adapté aux particularités des produits deconstruction.
L'étape d'interprétation de ces caractéristiques en termed'impacts est nécessaire pour les rendre utilisables dans lesprocessus décisionnels. Mais d'une part cette interprétationrepose sur certaines hypothèses pour lesquelles le consensusfait défaut, et d'autre part, un produit de construction ayantpour vocation son incorporation dans un ouvrage donné, peutconduire à des impacts différents en fonction de ses conditionsde mise en œuvre et d'usage.
Le nombre de produits de construction ayant fait l'objet d'ACVest encore réduit, et jusqu'à maintenant, faute de règlescommunes, la communication de l'information pour sa prise encompte dans le processus décisionnel était disparate. Cettesituation évolue rapidement :• Le comité P01E de l'AFNOR vient de publier la norme
expérimentale XP 01010-1 (Information sur lescaractéristiques environnementales des produits deconstruction- partie 1 : Méthodologie et modèle dedéclaration de données) qui énonce les règles decommunication des résultats d'inventaires. La partie 2 est encours de rédaction, elle traitera du cadre d'exploitation descaractéristiques environnementales pour application à unouvrage donné.
5. Santé et environnement
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 5. Santé et environnement 9
Lorsque l'on veut construire un bâtiment d'habitation répondantaux exigences de la NRA, on peut utiliser les Exemples desolutions, qui sont présentés dans un document du CSTB, ou lelogiciel Acoubat (cacul des isolements par la méthodenormalisée 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
• Le CSTB a développé un outil d'organisation etd'interprétation des caractéristiques environnementales etsanitaires appelé "grilles INIES". Elaboré avec l'aide del'ADEME et du Ministère du logement, et en collaborationavec les Centres Techniques Industriels et desprofessionnels (architectes et bureaux d'etudes), àl'occasion d'un travail sur les produits de structure, il a étéensuite appliqué à d'autres familles de produits. Avec l'aidede l'ADEME, une série de grilles INIES sera mise à ladisposition des prescripteurs sur Internet sous forme debase de données en fin d'année 2001. Les donnéesd'entrées de ces grilles étant par définition lescaractéristiques environnementales communiquées selon lanorme XP 01010-1, il n'existe donc actuellement que desgrilles provisoires, qui seront progressivement actualisées,au fur et à mesure de la publication de caractéristiquesconformes à la norme. La figure 1 montre la structure desgrilles INIES illustrée par des exemples d'informationsfournies.
• Les grilles INIES servent aussi de base à l'élaboration deRapports Environnement et Santé, documents élaborés parle CESAT (Comité Environnement et Santé de l'AvisTechnique). Ces rapports sont établis à la demande desindustriels qui souhaitent que les aspectsenvironnementaux et sanitaires soient examinés dans lecadre de la procédure d'Avis Technique. A la date depublication de ce rapport, seuls ont été établis des rapportsà caractère expérimental, et aucun produit d'enveloppen'est concerné.
5.2 Environnement et santé
La démarche de communication des caractéristiquesenvironnementales est actuellement de type volontaire de lapart des producteurs de produits de construction. Il n'existeaucune obligation ni aucune exigence quantitative dans cedomaine, notamment relative aux consommationsénergétiques, ou aux consommations de matières premières.
Il faut cependant mentionner la réglementation sur le devenirdes déchets, qui est en pleine évolution. En effet, la directiveeuropéenne 1999/31/CE du conseil du 26 avril 1999 sur la miseen décharge des déchets est en cours de transcription enFrance. Cet exercice devait selon la directive 1999/31/CE êtreachevé au plus tard 2 ans après son entrée en vigueur(parution au JOCE le 16 juillet 1999). Un guide technique relatifaux installations de stockage de déblais et déchets inertes estd'or et déjà disponible.
Jusqu'alors, la grande majorité des déchets de chantiers enmélange étaient admissibles en centre de stockage declasse 3. Le présent guide technique les classe dans lacatégorie à caractère inerte incertain. Il est donc aujourd'huitrès difficile de savoir si les déchets en mélange seront toujoursadmissibles en installation de stockage de classe 3.
En matière de santé, la situation est différente. On entend parcaractéristiques sanitaires les caractéristiques d'un produit deconstruction pertinentes pour l'évaluation et la gestion desrisques sanitaires. Les caractéristiques d'inventairespertinentes sont, en particulier, les teneurs en substancesdangereuses, les données d'émissions de composéschimiques (dans les milieux : eau, air, sol), les donnéesd'émission de rayonnements ionisants, les données relatives àla croissance des micro-organismes relatives aux produits.
Mais pour être traduites en risques sanitaires, ces donnéesdoivent être rapportées aux informations relatives au dangerdes substances ou agents considérés, aux circonstancesd'exposition (intensité, durée, fréquence) des populationsconcernées et aux caractéristiques de ces populations (age,sensibilité, ...). L'expression du risque sanitaire est uneinterprétation, et n'est donc possible que si l'on disposed'informations complémentaires, notamment sur l'ouvrageconsidéré.
Les risques sanitaires relatifs aux phases du cycle de vie duproduit qui se déroulent sur des sites ou sous la responsabilitéde professionnels dans le champ de la réglementation dutravail sont traités dans les textes portant sur la santé destravailleurs. Il convient donc de considérer ici les risquesapparaissant lors de la phase "vie en œuvre" du bâtiment, dansl'environnement intérieur de l'ouvrage.
A titre indicatif, la Directive Européenne sur les Produits deConstruction, dans sa description de l'exigence 3 (hygiène,santé, environnement), précise que pour évaluer les effets surla santé lors de la phase "usage" des produits, et dansl'environnement intérieur de l'ouvrage, il faut considérer 5 fluxd'émission : les Composés Organiques Volatils (COV), lesparticules viables, les particules non viables (dont les fibres), leradon et les autres gaz, et les rayonnements.
Un cas particulier de risque sanitaire est celui qui apparaîtuniquement en cas d'incendie, notamment limité, et auquelpeuvent être exposés ponctuellement les occupants habituelsdu bâtiment. Les flux correspondant à ce type de circonstancene sont pas inventoriés dans les phases de l'ACV, et le risquesanitaire existe.
Isolation Thermique
10 Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 5. Santé et environnement
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tat de l’art - 5. S
anté et environnement
11
Flux
Energie consommée
Thèmes environnementaux
Matières entrantes
Matières sortantes
Emissions dans l ’eau
Emissions dans l ’air
Déchets
Préservation
des ressources
Préservation
des milieux
Gestion des déchets
et des effluents
Santé et
environnement
intérieur
Préservation
du cadre de vie
Contenu énergétique
Matières premières
secondaires
Matières premières
vierges
Filière
de valorisation
Eutrophisation
Valorisation/élimination
Phrases R
Ressource
renouvelable ou non
Effet de serre Odeurs
Référence à une fiche
produit de base
Fabrication Mise en œuvre Vie en œuvre Fin de vieExtraction/production
matières premières
Figure I : Structure des grilles INIES - Exemples non axhaustifs d’informations fournies
5.3 Rubrique "Santé et Environnement" dans les fiches "Isolants"
Nous avons décrit ci-dessus le panorama actuel, en pleineévolution, qui entoure la démarche d'évaluationenvironnementale et sanitaire. Il était difficile dans cesconditions, et surtout en l'absence de données d'inventairespubliées, 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 auxisolants. Cependant il nous a semblé utile de fournirl'information disponible en l'état actuel des connaissances, enl'accompagnant de nos références et des recommandationsd'usage sur son caractère purement informatif. La rubrique faitapparaître deux sous-rubriques :• impacts environnementaux et sanitaires fréquemment
mentionnés. On précise chaque fois que cela est possible lacatégorie d'impact, les phases du cycle de vie plusparticulièrement concernées, et on fournit les références. Onindique les risques apparaissant en cas d'incendie ;
• solutions innovantes et modes de gestion des impacts. Lagestion des risques liés aux impacts mentionnée estenvisagée à 4 niveaux : informer du risque, diminuer lerisque d'apparition, diminuer le risque d'exposition, diminuerles conséquences. A chaque niveau, et en conclusiongénérale si cela est pertinent, on fait état des innovations denature à réduire les risques (nouveaux conditionnements,nouvelles techniques, nouveaux produits).
Rappelons encore qu'il s'agit là d'informations et derecommandations "en l'état actuel des connaissances", qu'ilconvient d'utiliser sans les séparer du contexte du document,et notamment du présent paragraphe.
Certaines remarques s'appliquant à plusieurs familles, nousdonnons ici deux références auxquelles plusieurs fiches vontrenvoyer.
A. Devenir des déchets d'isolants
Selon le guide technique relatif aux installations de stockage declasse 3, de nombreux déchets de matériaux isolants nepeuvent pas, de fait, avoir le statut de déchets inertes ; ils sontsoient biodégradables (cellulose), soient inflammables(polystyrène, polyuréthanne). Pour les autres, leur stockage eninstallation de stockage classe 3 est incertain et leur éliminationdevra peut être se faire en installation de stockage de classe 2avec les autres déchets ménagers et assimilés ou pire eninstallation de classe 1 s'ils sont mélangés à des déchetsdangereux. L'admissibilité en installation de classe 3 se ferasur la base d'un test de perco-lixiviation et d'analyse deslixiviats. Dans ce contexte, le tri et la valorisation des matériauxisolants deviennent des enjeux économiques etenvironnementaux de première importance.
B. Situation réglementaire les fibres minérales artificielles(source INRS)
Il existe une réglementation spécifique pour les fibres minéralesartificielles entrant dans la composition des laines minéralesisolantes.
Directive 97/69/CE du 5 décembre 1997. Journal officiel desCommunautés européennes, n° L.343 du 13 décembre 1997,pp. 19-24 :
Elle introduit les laines minérales, les fibres céramiquesréfractaires et les fibres à usage spécial dans la liste dessubstances dangereuses figurant à l'annexe I de la directive67/548/CEE.
Arrêté du 28 août 1998 modifiant l'arrêté du 20 avril 1994 relatifà la déclaration, la classification, l'emballage et l'étiquetagedes substances. Journal officiel du 10 septembre 1998.
De plus la circulaire DRT 99/10 du 13 août 1999 concerne lesdispositions réglementaires applicables aux fibres minéralesartificielles.
Le ministère chargé du Travail a fixé des Valeurs Limitesd'Exposition professionnelle - VLE - sous la forme de ValeursMoyennes d'Exposition sur 8 heures - VME - pour lesproduits suivants :
Isolation Thermique
12 Performances énergétiques des éléments opaques et transparents - Généralités - 5. Santé et environnement
Produits de substitution Valeurs moyennes d’exposition sur 8 heures (VME)
Étiquetage /Classification (1)
Fibres ou laines de verre, de roche et de laitier
1 fibre /cm3 Cancérogène catégorie 3 (2) (UE),
R401-R38
Fibres de verre 1 fibre /cm3
Fibres céramiques réfractaires 0,6 fibre /cm3 Cancérogène catégorie 2 (UE),
R49-R38
Fibres d’aramides 1 fibre /cm3
Fibres végétales 0,5 fibre /cm3
(fraction thoracique)
Fibres de cellulose et poussières 10 mg/cm3
(fraction inhalable)
5 mg/cm3(fraction alvéolaire)
1. 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
2. Sauf les laines minérales exonérées de la classification cancérogène catégorie 3 (UE) en référence à la note Q de la directive 97/69/CE.
Tableau IX (Source : INRS)
ISOLATION THERMIQUE
Élémentsopaques G
uid
e t
ech
niq
ue
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - Sommaire 1
FICHE Pr 16 Procédé d'isolation par panneaux de façade en bardagesrapportés
FICHE Pr 17 Procédé d'isolation par enduits minces ou épais surisolants
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 decouverture
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 demousse polyuréthanne
FICHE Pr 25 Constructions modulaires à ossature bois
5. Fiches Isolants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51FICHE 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"
1. Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Préambule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Isolant thermique : définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3 Procédure d’Avis technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3.1 Certification ACERMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3.2 Certication NF-Blocs de terre cuite . . . . . . . . . . . . . 31.3.3 Certification NF-Blocs de béton . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2. Le marché de l’isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.1 Les isolants thermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2 Les autres produits utilisés pour isoler les bâtiments 42.3 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3. Domaines d’utilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4. Fiches Procédés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11FICHE 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 delame d'air
FICHE Pr 15 Procédé d'isolation par complexes de doublage oucomplexes isolants
Performances énergétiques des éléments opaques
État de l’art
S O M M A I R E
1.1 Préambule
Un bâtiment doit permettre de protéger des agressionsextérieures 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, doiventdonc posséder les qualités thermiques qui les feront réagird'une façon satisfaisante à différentes sollicitations. Cessollicitations varient constamment en intensité et en durée, ellesentraînent des échanges d'énergie entre l'extérieur et l'intérieurdes bâtiments.
Les échanges d'énergie à travers les matériaux peuventprendre 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 comportementthermique d'un bâtiment :– son implantation,– son orientation,– son inertie.
L'inertie d'un bâtiment correspond à l'aptitude de celui-ci àaccumuler la chaleur pour la restituer ensuite. L'inertie permetde réguler naturellement l'ambiance intérieure. Lesmaçonneries, par la capacité calorifique des matériaux, jouentun rôle primordial dans cette inertie.
Pour répondre à ce besoin d'isoler thermiquement lesbâtiments, notamment après la crise pétrolière de 1973, lesindustriels ont développé des produits isolants.
1. Généralités
1.2 Isolant thermique : définition
Un isolant thermique de bâtiment est un matériau qui, par sacomposition ou sa nature, ralentit la dissipation de l'énergiecalorifique. Dans le bâtiment, l'appellation "isolant thermique"est réservée aux produits dont la résistance thermique est aumoins égale à 0,5 m2.K/W, et dont le rapport de l'épaisseur parsa résistance thermique (conductivité thermique) est au pluségal à 0,065 W/(m.K) (référence à la norme NF P 75-101).
La résistance thermique (R) est l'aptitude d'un matériau àralentir la propagation de l'énergie qui le traverse. Laconductivité thermique (λ) est le flux de chaleur qui traverse unmatériau d'un mètre d'épaisseur par unité de surface et par undegré de différence de température.
Les parois, constituées de plusieurs produits, sontcaractérisées par un coefficient de déperditions thermiques U.Les liaisons entre parois peuvent engendrer des déperditionsthermiques dites "linéiques" Ψ.
Ces deux derniers coefficients sont déterminés conformémentaux Règles Th-Bât.
On peut trouver sur le marché Français, des produits isolantsthermiques de bâtiment que l'on rajoute à une structureporteuse 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 lesdéperditions 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 lesfabricants ne sont pas forcément directement comparable. Lavaleur à prendre en considération est la valeur utile pourl'application à laquelle est destiné l'isolant.
La conductivité thermique à l'état sec conventionnel, c'est àdire après séchage à 70 °C jusqu'à masse constante duproduit est une conductivité thermique conventionnelle quicorrespond à la valeur de base d'un isolant donné.
La conductivité thermique utile, qui correspond à celle définiedans les Th-Bât, ou dans les Avis Techniques, tient compte desconditions en œuvre du produit (humidité, température, ...) :� l'humidité du matériau en œuvre,
L'eau sous forme vapeur ou liquide, peut altérer laconductivité thermique d'un matériau. En règle générale,pour les produits à l'abri de la pluie, l'état d'équilibreconventionnel est l'état d'équilibre du matériau dans uneambiance 23 °C et 50 % d'humidité relative. Pour des applications spécifiques, qui entraînent deshumidifications très importantes des matériaux, la part del'humidité sur la conductivité thermique est traitéedirectement dans l'Avis Technique par l'intermédiaire duCTAT (Comité Thermique de l'Avis Technique) pourchacune des applications. Pour la plupart des matériauxisolants thermiques (laines minérales, plastiquesalvéolaires,...) la variation de la conductivité thermique enfonction de l'humidité est négligeable entre l'état d'équilibreconventionnel et l'état sec. Par contre les autres produits, et en général les matériauxorganiques, ont un taux d'humidité d'équilibre jusqu'à 5 %en masse et même pour certains produits jusqu'à 40 % enmasse. Pour un taux d'humidité de 5 % un kilogramme deproduit contient 952 g de produit sec et 48 g d'eau
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 1. Généralités 1
La variation de la conductivité thermique pour les produitsutilisés pour isoler un bâtiment dans les conditionsd'équilibre conventionnel peut se présenter sous la forme :λhumide = λsec (1+ατ) ou α est le coefficient de corrélationobtenu pour le taux d'humidité d'équilibre, et τ est le tauxd'humidité d'équilibre en masse (τm) ou en volume (τv). Le coefficient α, relié au taux d'humidité en masse, peutvarier de 0,005 à 0,05 suivant les produits isolants et jusqu'à0,3 pour d'autres produits.
� l'âge du matériau s'il a une influence sur les caractéris-tiques du matériau.Pour les produits contenant un autre gaz que l'air (moussesde polyuréthanne, polystyrènes extrudés, moussesphénoliques) la composition des gaz dans les cellules varieavec le temps. A l'expansion, les cellules contiennent le oules gaz d'expansion, avec, en quantité moins importante, del'air et du gaz carbonique. Du fait du déséquilibre de pression entre l'intérieur descellules et l'ambiance qui entoure le produit, les gaz enprésence vont traverser les parois des cellules afind'atteindre un équilibre de pression.La composition des gaz variant, la conductivité thermiqueévolue. Cette évolution est fonction de la nature desmatières constituant le produit et les gaz en présence.L'évolution de la conductivité thermique peut êtrereprésentée par la différence, appelée Écart, entre unemesure initiale et la mesure à un instant t. Figure 1.Cette variation de conductivité thermique avec le tempspeut durer quelques dizaines d'années voir plus d'unecentaine d'années pour certains produits. L'équilibre finalsera atteint quand les gaz d'expansion seront remplacés parde l'air.La valeur, que les prescripteurs doivent prendre enconsidération pour les calculs de dépenses énergétiques,est celle correspondant à une durée de vie suffisante pourle bâtiment.
La majorité des produits, utilise de l'air calme comme isolantthermique. L'air est emprisonné entre des fibres ou dans des
cellules.
D'autres produits, tels les polystyrènes extrudés ou moussesde polyuréthanne emprisonnent un autre gaz que l'air dansleurs cellules. Le gaz est utilisé pour permettre l'expansion deces produits lors de leur fabrication. Celui-ci est plus isolantque l'air.
Les isolants thermiques dans le bâtiment se présentent sousplusieurs formes, rouleaux, panneaux, plaques, en vrac dansun sac, ou directement projetés in situ sur un support.
Il est difficile d'obtenir ou de connaître les caractéristiques desproduits isolants et l'aptitude à l'emploi de ceux-ci.
Pour obtenir ces informations ou s'assurer de l'aptitude àl'emploi d'un matériau, il existe la procédure d'Avis Techniqueou des certifications comme la certification ACERMI.
Isolation Thermique
2 Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 1. Généralités
0123456789
101112
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500Temps en jours
Ecar
t de
cond
uctiv
ité
ther
miq
ue e
n m
W/(m
.K)
Figure 1 - Produits contenant un autre gaz que l’airVariation de l’écart de conductivité thermique en fonction du temps
1.3.2 Certification NF-Blocs de terre cuite
La certification NF-Blocs de terre cuite est une certification deconformité à des normes produits. Elle est destinée aux briquescreuses de terre cuite selon la norme NF P 13.301 et auxbriques pleines ou perforées et blocs perforés en terre cuite àenduire selon la norme XP P 13.305.
Les caractéristiques certifiées sont dans la majorité des casdes caractéristiques mécaniques et dimensionnelles. Lacaractéristique thermique spécifique d'un produit (caractéris-tique complémentaire) peut être certifiée sur la base d'un suivithermique.
1.3.3 Certification NF-Blocs de béton
La certification NF-Blocs de béton est une certification deconformité à des normes de produits. Elle est destinée auxblocs de béton de granulats courants ou légers et aux blocs debéton cellulaire.
Les caractéristiques certifiées sont dans la majorité des casdes caractéristiques mécaniques et dimensionnelles. Lacaractéristique thermique spécifique d'un produit (caractéris-tique complémentaire) peut être certifiée sur la base d'un suivithermique.
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 1. Généralités 3
1.3 Procédure d'Avis Technique
Chaque produit ou procédé, correspondant à une applicationnon traditionnelle, peut faire l’objet d’un Avis Technique. Uneapplication est considérée non traditionnelle, si pour le produitou 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 destextes codificatifs (Documents Techniques Unifiés). L'AvisTechnique contient notamment les différentes caractéristiquesminimales d'aptitude à l'emploi et, les règles de mise en œuvre,spécifiques du produit ou du procédé pour une applicationparticulière.
Pour certains produits une procédure de certification appeléeCSTBât est associée à l’Avis Technique. Cette certificationconcerne le produit lors de sa fabrication. L’Avis Technique nevaut que pour les fabrications bénéficiant du certificat. Il estdélivré par le CSTB pour des dizaines de produits.
D’autre part, la caractéristique thermique est donnée dansl’Avis Technique par le Comité Thermique de l’Avis Technique(CTAT). La caractéristique thermique d’un produit donné peutfaire l’objet d’un suivi équivalent à celui exercé dans le cadrede la certification des matériaux isolants (voir ci-dessous).
1.3.1 Certification ACERMI
Le certificat ACERMI est délivré par l'association pour lacertification des matériaux isolants thermiques manufacturéssur la base d'une certification de produit avec audit de l'unitéde production et essais par un laboratoire extérieur. Cetteassociation a désigné deux laboratoires indépendants, leLaboratoire National d'Essais (LNE) et le Centre Scientifique etTechnique du Bâtiment (CSTB) pour effectuer l'ensemble desopérations de certification.
Les propriétés certifiées permettent de définir la résistancethermique du produit considéré pour vérifier s'il répond à laréglementation thermique et de s'assurer de son aptitude àl'emploi à l'aide de différents critères hygromécaniques.
Cette certification apporte une information sûre et vérifiée descaractéristiques des produits :� domaine d'application
Les produits isolants thermiques en plaques, rouleaux oupanneaux fabriqués en usine peuvent bénéficier d'un certificats'ils sont conformes à la norme NF P 75-101.� caractéristiques certifiées
La résistance thermique et les caractéristiques d'aptitude àl'emploi sont les caractéristiques certifiées par l'association.
Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi sont :I : propriétés mécaniques en compression avec
5 niveaux : I1 à I5.
S : comportement aux mouvements différentiels avec 4niveaux : S1 à S4
O : comportement à l'eau avec 3 niveaux : O1 à O3
L : propriétés mécaniques utiles en cohésion et flexion avec4 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 enrelation avec l'emploi du produit et les caractéristiquesdemandées dans les Documents Techniques Unifiés (DTU)(voir "exemples d'usages des propriétés certifiées parl'ACERMI" cahier du CSTB N°2907 livraison 372 de septembre1996).
2.1 Les isolants thermiques
Le marché de l'isolation thermique en France est stable depuisplusieurs années. Environ 17 millions de m3 de produit sontvendus par an, ce qui représente un chiffre d'affaire de l'ordrede 5 milliards de francs.
Il existe deux grandes familles de produits isolants qui separtagent 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% duvolume total.
2. Le marché de l’isolation
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
D'autres produits qui ne répondent pas à la définition d'isolantsthermiques définis page précédente, peuvent être utilisés entant que composant du bâtiment permettant d'atteindre lesperformances thermiques requises dans la réglementationthermique :– béton cellulaire (environ 0,5 millions de m3),– bloc de terre cuite multialvéolaire
(0,5 millions de tonnes pour les produits à perforationsverticales et 1,3 millions de tonnes pour les produits àperforations horizontales),
– bloc d'argile expansé et (ou) de ponce.
D'autres produits encore sont représentés sur le marché. Ilsn'appartiennent ni aux produits dits isolants thermiques debâtiment et ne sont pas suivis dans le cadre d'Avis Techniqueou de normes. Ce sont les produits dits "réfléchissants" qui sontconstitués d'une âme en fibre synthétique ou bulles d'airrevêtus de chaque côté d'un film métallisé. Ces produits defaible épaisseur (inférieur à 20 mm) ont une résistancethermique inférieure à 0,5 m2.K/W
Les produits dits "réfléchissants" prennent une part de plus enplus importante sur le marché qui s'établit à 0,4 % en volumepour près de 3 millions de m2 installés.
2.3 Applications
La répartition par type d'application et par type de produit dumarché français est la suivante.
Tableau II
Dans cette répartition, 60 % est utilisé en bâtiment neuf et 40 %en réhabilitation.
Planchers
et sol Toiture et combles
Murs et façades
Autres non définis
Laines minérales 15 % 91 % 50 % Polystyrène expansé 77 % 4 % 46 % Polyuréthanne 3 % 4 % 2 % Polystyrène extrudé 5 % 1 % 2 % Total 13 % 42 % 34 % 10 %
Produits Abr. Présentation Part de marché
Laine de verre MW Rouleaux nus et revêtus, panneaux nus et revêtus
vrac, projection 53 %
Polystyrène expansé EPS Plaques vrac projection 25 %
Laine de roche MW Rouleaux nus et revêtus, panneaux nus et revêtus
vrac, projection 15 %
Polystyrène expansé extrudé
XPS Plaques vrac 3 %
Mousse de polyuréthanne
PUR Plaques projection
Mousse phénolique
PF Plaques 2 %
Perlite expansée EPB Plaques vrac
Verre cellulaire CG Plaques
Liège expansé ICB Plaques
Fibre de bois WF Plaques vrac
Mousse PVC Plaques
Fibres végétales Plaques vrac
2 %
Tableau I
3. Domaines d’utilisation
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 3. Domaines d’utilisation 5
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
INDICE SCHEMA ET FICHE PROCEDE
DESIGNATION DU PROCEDE
PRESENTATION DE L’ISOLANT MATÉRIAU ISOLANT UTILISE
N° FICHE
ISOLANT
PLANCHERS SUR TERRE-PLEIN
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 de fondation
Plaque Polystyrène expansé Polystyrène extrudé
I3 I4
PLANCHERS SUR LOCAUX NON CHAUFFES (DONT VIDES SANITAIRES)
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
Pr 5 Isolation intégrée dans le plancher
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
Pr 6 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
Pr 7 Entrevous Polystyrène expansé Terre cuite
I3 I11
Éléments de maçonnerie isolants
Béton cellulaire I10
Modules spéciaux
Polystyrène expansé I3
Pr 8 Remplissage d'un plancher de bois
Laine de roche en vrac Laine de verre en vrac Vermiculite expansée
I1 I2 I9
TABLEAU IV - MURS
DESTINATION
INDICE SCHEMA ET FICHE PROCEDE
DESIGNATION DU PROCEDE
PRESENTATION DE L’ISOLANT MATÉRIAU ISOLANT UTILISE
N° FICHE
ISOLANT
ELEMENTS POUR MAÇONNERIE ISOLANTE
Pr 10 Système à isolation répartie
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 verre expansé Blocs de béton de liège expansé Béton de polystyrène
I10 I11 I11 I11 I11 I11 I11 I11
Systèmes à isolation intégrée
Bloc béton avec isolant côté intérieur
Polystyrène expansé I3
Bloc avec isolant en partie médiane
Polystyrène expansé I3
Bloc de terre cuite associé à un isolant
Polystyrène expansé I3
Bloc avec isolant côté extérieur
Polystyrène expansé Béton cellulaire + polyuréthanne Terre cuite + polystyrène
I3 I10+I5
I3+I11
Pr 11 Systèmes blocs-coffrages isolants
Bloc de béton associé à un isolant
Polystyrène expansé
I3
TABLEAU III (SUITE) PLANCHERS
DESTINATION
INDICE SCHEMA ET FICHE PROCEDE
DESIGNATION DU PROCEDE
PRESENTATION DE L’ISOLANT MATERIAU ISOLANT UTILISE
N° FICHE
ISOLANT
PLANCHERS DE COMBLES
Pr 9 Isolation de combles inaccessibles
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
Isolation avec circulation occasionnelle
Panneau composite (avec fibragglo ou fibre de bois)
Polystyrène expansé I3
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 3. Domaines d’utilisation 7
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
DESIGNATION DU PROCEDE
PRESENTATION DE L’ISOLANT MATÉRIAU ISOLANT UTILISE
N° FICHE
ISOLANT
PANNEAUX DE FAÇADES Éléments porteurs préfabriqués
Panneau associé à du béton, du bois ou du plâtre
Polystyrène Laine de verre Laine de roche
I3 I2 I1
Pr 12 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
Pr 13 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
PROCEDES D'ISOLATION PAR L’INTERIEUR
Pr 14 Isolant avec contre cloison
Panneau simple 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 15 Complexes isolants Panneau à 1 ou 2 parements
Laine de roche Laine de verre Polystyrène Mousse phénolique Polyuréthanne
I1 I2 I3 I5 I5
Remplissage de lame d'air
Vrac 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
PROCEDES D'ISOLATION PAR L’EXTERIEUR
Pr 16 Bardages rapportés en clins, écailles, lames, plaques en bois, terre cuite, PVC, ardoises, pierre, béton, métal sur isolant
Panneau Laine de roche Laine de verre Polystyrène extrudé Polystyrène expansé
I1 I2 I4 I3
Enduits de liants hydrauliques sur support métallique (treillis ou métal déployé) avec lame d'air et isolant
Panneau Verre cellulaire Polystyrène expansé Laine minérale Polyuréthanne
I6 I3
I1 ou I2 I5
Pr 17 Enduits minces et épais sur isolant
Panneau Laine de roche Polystyrène expansé
I1 I3
Enduits légers En trois couches Mortier + billes de polystyrène I3 PROCEDES D'ISOLATION PAR L’EXTERIEUR (SUITE)
Pr 18 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
ELEMENTS INDUSTRIALISES ISOLANTS DE TOITURE
Pr 21 Supports de couverture
Panneau sandwich panneau de particules ou contreplaqué associé à un isolant et une plaques de plâtre ou de bois
Polystyrène expansé Polystyrène extrudé
I3 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
I5 I3
I1 ou I2 I4
Isolant porteur à liteau intégré
Polyuréthanne Polystyrène extrudé
I5 I4
Panneau Polystyrène expansé I3 Éléments porteurs 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 VII - CONSTRUCTIONS A OSSATURES BOIS
DESTINATION
INDICE SCHEMA ET FICHE PROCEDE
DESIGNATION DU PROCEDE
PRESENTATION DE L’ISOLANT MATÉRIAU ISOLANT UTILISE
N° FICHE
ISOLANT
BATIMENT Pr 25 Construction en bois Panneau Laine de roche Laine de verre Polystyrène expansé Polystyrène extrudé Mousse de polyuréthanne
I1 I2 I3 I4 I5
TABLEAU VI - TOITURES TERRASSES
DESTINATION
INDICE SCHEMA ET FICHE PROCEDE
DESIGNATION DU PROCEDE
PRESENTATION DE L’ISOLANT MATÉRIAU ISOLANT UTILISE
N° FICHE
ISOLANT
ISOLANTS SOUS ETANCHEITE
Pr 22 Isolant non porteur, support d'étanchéité
Panneau Polyuréthanne Laine de roche Perlite expansée + fibres de cellulose Polystyrène expansé Verre cellulaire
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
ELEMENTS PORTEURS ISOLANTS
Support direct d'étanchéité
Dalles Béton cellulaire I10
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
4. Fiches Procédés
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés 11
Code graphique des figures des fiches "procédés"
Procédé d'isolation sous dalle de plancher sur terre plein
Pr 1
Description :
Ce procédé d'isolation consiste à réaliser une isolation sousla dalle de plancher sur terre plein. Cette isolation peut êtrepériphérique (couronne d'isolant sur le pourtour du sol surterre plein), ou une isolation générale du plancher.
Les isolants utilisés sont, dans la plupart des cas, despanneaux en plastique alvéolaires. Parfois la laine minéralepeut être utilisée en forte densité.
Les isolants utilisés, pour cette application, doivent êtreinsensibles à l'humidité et posséder une bonne résistance àla 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.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : D.T.U 20.1 à 23.1
Pour les produits certifiés par l'ACERMI les caractéristiquesminimales pour cet emploi sont : I3, S1, O1, L1, E1.
Le niveau I3 est spécifié pour limiter l'écrasement du produitsous une charge importante.
Mise en œuvre :
Ce système doit être mis en œuvre par des entreprisesexpérimentées en respectant les règles d'exécution indiquéesdans les Documents Techniques Unifiés.
Lors des travaux les produits suivants sont placéssuccessivement :- 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 doitpermettre de désolidariser la dalle de la paroi verticale.
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest 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, ilfaut limiter les remontées d'eau et les transferts de vapeur d'eauvenant de l'intérieur de l'habitation.
Pour une isolation sur terre plein périphérique il faut limiter enplus les risques de tassements différentiels générateurs defissurations.
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Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés
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 enpolystyrène. Ces panneaux se posent sur la dalle et peuventrecevoir directement le revêtement de sol.
Les isolants utilisés pour cette application doivent posséderune 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.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : D.T.U 20.1 à 23.1 et
D.T.U 52.1
Pour les produits certifiés par l'ACERMI les caractéristiquesminimales pour cet emploi sont : I5, S1, O1, L1, E1.
Le niveau I3 est spécifié pour limiter l'écrasement du produitsous une charge importante.
Mise en œuvre :
Ce système doit être mis en œuvre par des entreprisesexpérimentées en respectant les règles d'exécution indiquéesdans 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 estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 0,5 et 5,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Le complexe est rapidement mis en place.
Un pont thermique important peut être créé dans le cas d'uneisolation thermique par l'extérieur.
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Pr 2
Procédé d'isolation à l'extérieur du mur de fondation
Pr 3
Description :
Ce procédé d'isolation est préconisé lorsqu'il est associé àune isolation par l'extérieur.
Les isolants utilisés pour cette application doivent posséderune bonne résistance à la compression et un boncomportement à l'eau.
Le procédé et les produits utilisés doivent permettre uneprotection des rejaillissements d'eau, de drainage etd'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.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : D.T.U 20.1 à 23.1
et Fiche Pr 17
Pour les produits certifiés par l'ACERMI les caractéristiquesminimales pour cet emploi sont : I2, S1, O3, L3, E1.
Le niveau O3 est spécifié pour limiter la pénétration de l'eau et leniveau L3 pour la résistance à l'arrachement.
Mise en œuvre :
Ce système doit être mis en œuvre par des entreprisesexpérimentées en respectant les règles d'exécution indiquéesdans les Documents Techniques Unifiés (voir la Fiche Pr 15concernant 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 estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 1,0 et 5,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Ce procédé est préconisé lorsqu'il y a une isolation parl'extérieur.
D'un point de vu thermique il subsiste un pont thermique nonnégligeable par les fondations.
La mise en œuvre doit être minutieuse. Elle requiert uneentreprise spécialisée.
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Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés
Procédé d'isolation sous les plafonds de sous sol
Pr 4
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 isolanteen plastique alvéolaire ou en laine minérale. Des plaques deparements sont associées à l'isolant pour assurer une protectionmécanique et éventuellement contre le feu. Les panneauxisolants suspendus sont en général en laine minérale. Cespanneaux sont insérés dans un système de suspente.
La technique d'isolation projetée est le plus souvent utilisée pourobtenir une bonne protection contre l'incendie et elle est bienadaptée 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 à120 mm.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : D.T.U 20.1 à 23.1, 27.1
et Avis Technique.
Pour les produits manufacturés certifiés par l'ACERMI lescaractéristiques minimales pour cet emploi sont : I1, S1, O1, L2,E1.
Mise en œuvre :
Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règlesd'exécution indiquées dans les Documents Techniques Unifiés.
Lors de l'application il faut veiller à ne pas mettre de barrière devapeur et les produits doivent assurer une protection au feu.
Suivant les techniques de mise en œuvre des produits isolantsles 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 etdépoussiérés pour les techniques de projection de fibre(verre, roche, laitier) avec un liant hydraulique (domainetraditionnel D.T.U 27.1) ou avec liant organiques (domaineAvis Technique) ou les projections de mousse depolyuréthanne(domaine de l'Avis Technique), ou lesprojections de cellulose avec liant ciment (domaine de l'AvisTechnique).
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest 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'extérieurentraîne un pont thermique non négligeable .
Une attention particulière doit être apportée pour ce quiconcerne les transferts de vapeur d'eau (pas de barrière devapeur).
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Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés
Procédé d'isolation en sous couche de dalle flottante
Pr 5
Description :
Ce procédé consiste à disposer l'isolant sur une dalleporteuse, puis à couler dessus une chape ou dalle armée ounon (voir DTU 26.2), destinée à repartir la pression descharges.
Un feutre bitumineux ou un film plastique peut être posé surl'isolant afin d'éviter une pénétration de la laitance.
Les panneaux isolants sont en générale en plastiquealvéolaire 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.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : D.T.U 20.1 à 23.1,
26.2, 51.3, 52.1 et Avis Technique
Pour les produits manufacturés certifiés par l'ACERMI lescaractéristiques 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 règlesd'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 enfonction des armatures et de l'isolant utilisé. Il faut vérifier quedes dispositions sont prises au pourtour pour désolidariser leschapes ou dalles des parois.
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 0,6 et 4,5 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Ce procédé est préconisé lorsqu'il est prévu une isolation parl'intérieur.
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Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés
Procédé d'isolation en sous couche de carrelage
Pr 6
Description :
Ce procédé consiste à poser l'isolant sur une dalle, puis àdisposer un lit de colle pour appliquer le carrelage de finitiondirectement.
Un feutre bitumineux ou un film plastique peut être posé surl'isolant afin d'éviter une pénétration de la laitance.
Les panneaux isolants sont en général en plastiquealvéolaire.
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.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : D.T.U 20.1 à 23.1,
26.2, 51.3, 52.1 et Avis Technique
Pour les produits manufacturés certifiés par l'ACERMI lescaractéristiques minimales pour cet emploi sont : I5, S1, O2, L2,E1.
Mise en œuvre :
Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règlesd'exécution indiquées dans les Avis Technique et lesDocuments Techniques Unifiés (DTU 52.1, DTU 51.3).
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 0,6 et 4,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Ce procédé est préconisé lorsqu'il est prévu une isolation parl'intérieur.
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Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés
Procédé d'isolation de plancher par entrevous
Pr 7
Description :
Les planchers réalisés suivant ce procédé sont constitués depoutrelles en béton précontraint ou en béton armé surlesquels reposent des entrevous isolants pleins ou perforésen polystyrène avec languette destinée à assurer lacontinuité de l'isolation. En sous face un panneau peut-êtreajouté pour améliorer la protection incendie du plancher.L'ensemble, poutrelles-entrevous, est ensuite recouvertd'une chape de finition.
Les entrevous sont soumis à l'Avis Technique ou peuventfaire 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.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : D.T.U 20.1 à 23.1
et Avis Techniques
Ces produits sont fabriqués par moulage à l'unité ou découpésdans des blocs. Le produit final doit avoir une bonne résistancemécanique.
Mise en œuvre :
Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règlesd'exécution indiquées dans les Avis Techniques et lesDocuments Techniques Unifiés (DTU).
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 2,0 et 4,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
L'isolation thermique de ce procédé n'est pas continue. Desdistorsions de flux se situent au niveau des poutrelles.
Les languettes permettent de réduire notablement cettedistorsion.
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Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés
Procédé d'isolation par remplissage de plancher bois
Pr 8
Description :
Les planchers réalisés suivant ce procédé sont constitués desolives, d'un plafond bois ou de plaques de plâtre, d'unplancher bois et d'une isolation injectée ou déversée entresolives avant la pose du plancher.
Le soufflage de laine minérale et de vermiculite est dudomaine traditionnel. Par contre pour certains produitscomme le soufflage de cellulose est du domaine de l'AvisTechnique.
Les isolants utilisés se présentent dans des sacs qu'il fautdéverser ou souffler. Les épaisseurs rencontrées sontcomprises entre 50 et 200 mm.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : DTU et Avis Technique
Les caractéristiques mécaniques et d’hygroscopicités ne sontpas nécessaires pour cette application.
Mise en œuvre :
Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règlesd'exécution indiquées dans les Avis Technique et lesDocuments Techniques Unifiés (DTU). Une barrière de vapeurest recommandée. Elle sera placée au-dessus de l'isolant (côtéintérieur).
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 1,0 et 5,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
L'isolation thermique de ce procédé n'est pas continue. Il fauttenir compte des solives dans la détermination de la résistancethermique. Les caractéristiques thermiques de l'isolant ne serontpas les mêmes si l'isolant est soufflé ou s'il est déversé.
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Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés
Procédé d'isolation de combles inaccessibles
Pr 9
Description :
Les planchers réalisés suivant ce procédé sont constitués desolives d'un plafond bois ou plaques de plâtre ou d'unplancher lourd et d'une isolation en rouleau, panneau, souffléou déversée.
Le soufflage de laine minérale et de la vermiculite est dudomaine traditionnel par contre pour certain produit commele soufflage de fibre de cellulose est du domaine de l'AvisTechnique.
Les produits manufacturés en rouleaux ou panneauxpeuvent être certifiés ACERMI. Tous les types de produits(laines minérales, plastiques alvéolaires, etc.) peuvent êtreutilisés mais on retrouve pour cette application généralementde la laine minérale.
Les isolants utilisés se présentent dans des sacs pour lesproduits à déverser ou à souffler et sous forme de panneauxou rouleaux pour les autres.
Les épaisseurs sont comprises entre 100 et 250 mm pourles produits à soufflés ou déversés et comprises entre 70 et300 mm pour les autres.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : DTU 40.11 à 40.46 et Avis Technique
Pour cette application les caractéristiques minimales d'aptitudeà l'emploi des isolants utilisés sont : I1, S1, O1, L1. Lacaractéristique concernant les transferts de vapeur d'eaudépendra de l'application et du type de couverture (voir DTU40.11 à 40.46).
Mise en œuvre :
Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règlesd'exécution indiquées dans les Avis Technique et lesDocuments Techniques Unifiés (DTU).
Lorsqu’une barrière de vapeur est nécessaire, elle sera placéeen sous face de l'isolant.
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 1,0 et 6,5 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Il faut absolument respecter les dispositions décrites dans lesDTU 40.11 à 40.46.
Lors de la pose des panneaux ou rouleaux d'isolant il faut veillerà ne pas créer de lame d'air parasite entre le plafond et l'isolantet entre les couches d'isolant.
Un pont thermique peut subsister dans le cas de plancher lourdet une isolation des murs verticaux par l'intérieur.
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Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés
Procédé de maçonnerie à isolation répartie
Pr 10
Description :
Les murs en maçonnerie d'éléments à isolation répartie sontconstitués d'une seule paroi en briques perforées, blocs deterre cuite, blocs de béton cellulaire, blocs de béton degranulats légers, ou composée d'une partie en terre cuite ouen élément maçonné associé à une isolation. Ces paroissont, le plus souvent enduites au plâtre côté intérieur etrevêtu d'un enduit côté extérieur. Les blocs sont montés àjoints minces, à joints colles ou à joints traditionnels.
Les briques de terre cuite possèdent des alvéoles enposition horizontale. Les blocs de terre cuite comportent unnombre important d'alvéoles en position verticale. Cesderniers blocs sont du domaine de l'Avis Techniquenotamment lorsque les joints sont non traditionnels et de lamarque NF Briques de terre cuite pour les autres.
Les blocs de béton cellulaire autoclavé sont des blocsdécoupés. Ils sont constitués d'un matériau silico-calcaire.Ces blocs font l'objet de l'Avis Technique pour des jointscollés et sont soumis à la marque NF Blocs de béton pour lesjoints traditionnels.
Les éléments maçonnés associés à des isolants. Ce sontdes systèmes dans lesquels la partie porteuse, à base deterre cuite ou de béton, est associée à un isolant enpolystyrène expansé.
Les dimensions rencontrées sont :- longueurs et largeurs comprises entre 200 et 600 mm,- épaisseurs comprises entre 200 et 450 mm.
Documents de référence : DTU 20.1, 20.11
et Avis Technique
Mise en œuvre :
Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règlesd'exécution indiquées dans les Avis Techniques et lesDocuments Techniques Unifiés (DTU 20.1, DTU 20.11).
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 pontsthermiques structurels) obtenue avec ce système est compriseentre1,0 et 4,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Il faut respecter les dispositions décrites dans les DTU 20.1 et20.11 ou dans les Avis Techniques.
Ce système permet d'éviter les ponts thermiques s'il est bienutilisé et procure une bonne inertie thermique pour le confortd'été.
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Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés
Procédé de maçonnerie blocs-coffrages
Pr 11
Description :Ce procédé permet la construction d'une paroi parempilement d'éléments isolants de plus ou moins grandesdimensions. Ces éléments peuvent être de hauteur d'étageou reliés par écarteurs. L'isolant utilisé est dans la plupartdes cas du polystyrène expansé. Ces éléments forment lecoffrage perdu et permettent de couler du béton destructure. Les enduits sont soit appliqués en finition soit pré-enduits. 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 règlesd'exécution indiquées dans les Avis Techniques.
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 2,0 et 3,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Il faut absolument respecter les dispositions décrites dans lesAvis Techniques. La mise en œuvre sur chantier est rapide. Cesystème permet d'éviter les ponts thermiques s'il est bien conçu.
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Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés
Procédé d'isolation par panneaux de bardages industriels
Pr 12
Description :
Les panneaux de bardages industriels sont des produits enpanneaux de grande longueur pour une largeur de 0.6 à1.2 m.
Ces grands panneaux sont fixés à l'ossature porteuse (paroibéton ou armature métallique) par des systèmes vis-chevillesadaptés.
Les panneaux sont constitués d'un isolant en mousse depolyuréthanne, ou parfois, en polystyrène expansé, ou enlaine minérale, recouvert sur ces deux faces par unrevêtement épais soit en acier, soit en polyester renforcé.
L'épaisseur de l'isolant varie de 30 à 200 mm. Ce système debardage est du domaine de l'Avis Technique.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : Avis Techniques
Les isolants utilisés sont spécifiques pour ces systèmes. Engénéral ils sont expansés directement sur le parement enfabrication.
Il faut que l'isolant possède de bonne performance mécanique.
Mise en œuvre :
Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règlesd'exécution indiquées dans les Avis Techniques.
Les panneaux sont fixés à la paroi ou à l'ossature métallique pardes systèmes vis-chevilles adaptés à la paroi ou à l'ossature.
Il y a lieu de s'assurer du bon traitement des joints de liaisonentre panneaux pour éviter toute pénétration de vapeur d'eau.
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 0,8 et 10,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Comme tous systèmes d'isolation thermique par l'extérieur ilspermettent de diminuer les ponts thermiques s'ils sont bienconçus.
Il faut veiller à la bonne exécution des traitements des joints deliaison entre panneaux.
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Pr 13
Éléments de remplissage
Description :
Les éléments de remplissage regroupent deux familles deproduits. La famille dite "CB-E" dont les panneaux sontconstitués d'une âme isolante en plastique alvéolaire ou laineminérale encadrée bois sur laquelle s'assemblent parcollage une paroi intérieure en tôle métallique et une paroiextérieure de nature diverse. La famille dite "CB-P" dont lespanneaux sont constitués d'une âme isolante en plastiquealvéolaire encadrée bois sur laquelle s'assemblent parcollage des parois en stratifié mélamine ou des parois enfibres ciment de type NT.
La paroi intérieure est en tôle d'acier (galvanisée, émaillée ouinoxydable) ou en tôle d'aluminium.
La paroi extérieure peut être constituée soit de produitmétallique, organique, en fibres ciment, soit de verre émaillé.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : Avis Technique et Cahier du
CSTB N° 3076 d'octobre 1998
Pour cette application les caractéristiques minimales d'aptitudeà l'emploi des isolants utilisés dans les systèmes d'éléments deremplissage sont : I ≥ 3, S ≥ 2, O ≥ 2, L ≥ 4, E ≥ 3.
Mise en œuvre :
Les éléments de remplissage doivent être posés conformémentaux Avis Techniques et aux Cahiers du CSTB de telle façon queleurs chants soient protégés des intempéries et plusparticulièrement de l'humidité.
Les éléments ne doivent pas faire fonction de bâti pour lafaçade.
Les éléments de remplissage sont des produits finis. Touteopération telle découpe et perçage est à exclure. Les élémentsdoivent être vérifiés et préparés avant mise en œuvre.
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 0,7 et 3,5 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Les éléments préfabriqués sont adaptés au système de façadelégère.
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Procédé d'isolation avec contre cloison ou remplissage de lame d'air
Description :
Ce procédé est constitué d'une paroi qui permet de soutenir lastructure, d'un isolant thermique et d'une contre cloison.
Cette dernière étant réalisée après avoir inséré l'isolant ouavant. Dans ce dernier cas l'isolant est injecté.
Le procédé avec contre cloison mise en œuvre après la posede l'isolant est du domaine traditionnel (DTU 20.1).
Par contre pour les procédés d'isolation injectée, la présenced'une lame d'air dans un mur a normalement pour but deconstituer une coupure capillaire. Ces murs ne peuvent êtreisolés par injection ou insufflation que lorsque leurconfiguration et leur exposition à la pluie le permet.
Les systèmes d'insufflation d'isolant en vrac font l'objet d'AvisTechnique. L'isolant en vrac est insufflé dans la lame d'air àl'aide de machine. Les matériaux isolants utilisés sont descopeaux de liège, de polystyrène extrudé, de polystyrèneexpansé, des granulats de vermiculite, de fibres de cellulose,de verre ou de roche.
Les systèmes par injection d'une mousse isolante font l'objetde l'Avis Technique. L'isolant s'obtient par moussage surchantier de plusieurs composants au moyen d'un pistolet. Cesmousses se polymérisent en place dans les minutes qui suiventl'injection.
Les mousses utilisées actuellement sont des mousses depolyuréthanne ou formophénolique. La mousse urée formol aété très utilisée en rénovation dans les années 70-80.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : DTU 20.1 et Avis Technique
Pour cette application les caractéristiques minimales d'aptitudeà l'emploi des isolants utilisés dans les systèmes de contrecloison sont : I1, S1, O2, L2, E2/E3.
Mise en œuvre :
Le système d'isolation par injection doit suivre scrupuleusementles procédures de mise en œuvre définies dans les AvisTechniques.
Il faut veiller aux risques de condensation. Pour s'affranchir dece risque, il faut placer, dans certains cas, un pare vapeur et
éviter les apports trop importants d'eau. Dans les zones trèsfroides une barrière de vapeur de perméance très faible estnécessaire sur la face intérieure.
Caractéristique thermique :Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 0,5 et 3,5 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Le procédé d'isolation par contre cloison permet d’obtenir uneinertie plus importante que le système de doublage classique.
Les systèmes par remplissage sont adaptés pour les doublesmurs existants et pour une isolation complémentaire. Ils sontplutôt destinés à la réhabilitation.
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Pr 14
Depuis le décret et arrêté du 6 mai 1988 relatifs à l'injection demousse urée-formol, le domaine d'emploi et les conditions demise en œuvre sont limités.
Les épaisseurs d'isolant peuvent varier de 30 à 120 mm.
Procédé d'isolation par complexes de doublageou complexes isolants
Description :
Dans ce procédé d'isolation par complexes dits aussi"doublage", l'isolant et son parement sont posés en une seuleopération. Un complexe est constitué d'un isolant collé surune plaque de plâtre, revêtue éventuellement en sous-faced'un pare vapeur. Ce procédé fait l'objet soit d'un AvisTechnique soit de la norme avec suivi et marquage.
Les isolants utilisés sont, dans la plupart des cas, despanneaux en polystyrène expansé, extrudé, polyuréthanne,ou laine minérale de forte densité.
Les parements peuvent être de différentes nature. Lesplaques de plâtre cartonnées en épaisseur de 10 ou 13 mmsont les plus utilisées ensuite les panneaux de particules oude 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.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : DTU XX.2 et XX.3
Pour les produits certifiés par l'ACERMI les caractéristiquesminimales pour cet emploi sont : I1, S2, O2, L3, E2 ou E3.
Le niveau S2 conditionne la stabilité dimensionnelle en fonctiondu module d'élasticité transversale afin d'éviter une flècheimportante du complexe par retrait ou gonflement de l'isolant. Leniveau L3 assure une cohésion minimale de l'isolant.
Mise en œuvre :
Si le mur est sec et sain, et présente une surface plane, l'isolationpeut se faire par collage de complexes. Les murs anciensdoivent être exempts de toutes traces d'humidité, sains et nesonnant pas creux.
Dans le cas contraire, mur humide ou non plan, il est préférabled'isoler par un autre moyen.
Les murs sont décapés par ponçage ou brûlage desrevêtements (papier-peint, peinture,...) lorsque la colle estappliquée sur le complexe, ou au gabarit à l'endroit des plots oubandes lorsque la colle est appliquée directement sur le mur.
Les complexes sont appliqués sur le mur en frappant à plat surtoute la surface à l'aide d'une règle.
La liaison, entre deux plaques de complexe, est réalisée à l'aided'un enduit associé à une bande de joint en papier kraft. Enduitet bande font l'objet de certificats du CSTB.
Dans les pièces humides (salles de bains, cuisines,...), dessolutions adaptées sont à prévoir en fonction du risqued'humidification.
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 0,6 et 4,3 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
L'isolation par l'intérieur permet une mise en œuvre simple etrapide.
Par contre, les ponts thermiques sont nombreux et l'inertie estfaible. Le gros œuvre subit l'ensemble des fluctuations detempérature.
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Pr 15
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, pierrenaturelle, …
- soit non traditionnels, du fait de l'isolant, de l'ossature, duparement ou de la conception. Ces systèmes peuventfaire l'objet d'Avis Technique.
Le parement peut être constitué selon le cas de petitséléments ou écailles, de clins ou de lames, de plaques degrandes dimensions, ou encore d'enduits hydrauliquesprojetés 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 deciment armés de fibre de verre, les stratifiés mélaminés àbase de cellulose, les sandwiches à parement aluminium ouacier, les enduits hydrauliques armés, les pierres naturelleshors DTU 55.2 ou reconstituées. Ces bardages nontraditionnels sous Avis Technique ont un classement reVETIR(voir cahier du CSTB N° 2929 de décembre 1996).
Les isolants utilisés sont, en général, constitués de laineminérale, ils ont entre 30 et 200 mm d'épaisseur.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : Reef spécialisé " Mur manteau "
volume 1 et 2, Cahier du CSTB N°1661,
Classement reVETIR et les Avis Technique
Pour les produits isolants certifiés par l'ACERMI lescaractéristiques minimales pour cet emploi sont : I1, S1, O2, L2,E1.
Le niveau O2 est spécifié pour limiter l'absorption d'eau et leniveau L2 définit les panneaux semi-rigides.
Mise en œuvre :
Ce système doit être mis en œuvre en respectant les règlesd'exécution indiquées dans les Avis Technique et les cahiers duCSTB N° 2545, 2929, 3491 et 1661 traitant des ossaturessupport (bois et métal).
Les montants (chevrons bois ou profilés métalliques) verticauxsont fixés par des équerres ancrées dans le gros œuvre support.L'ancrage est réalisé par des chevilles adaptées à la nature dela paroi support. Le type et la densité de chevilles doiventprendre en compte le poids propre du bardage et des effortsmaximaux dus au vent.
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 0,7 et 5,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Ce système permet d'éviter les ponts thermiques comme lesautres systèmes d'isolation thermique par l'extérieur s'il est bienconçu.
Ce procédé a une bonne durabilité.
Certains bardages sont sensibles aux chocs de petits corpsdurs qui provoquent rupture ou marque.
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Pr 16
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 parprofilés ou chevilles sur une paroi support. L'isolant estrecouvert ensuite d'un enduit mince (organique) ou épais(hydraulique) armé d'un treillis, le tout est ensuite recouvertd'un revêtement de finition. Ce procédé est du domaine del’Avis Technique.
Les isolants utilisés sont, dans la plupart des cas, despanneaux en polystyrène expansé. Parfois la laine minéralepeut être utilisée en forte densité.
Les enduits minces sont composés d'un sous enduit danslequel est marouflée une armature en fibre de verre protégéecontre l'alcalinité du ciment. Un revêtement fait officed'enduit de finition. Les parties exposées aux chocs sontrenforcées par une armature supplémentaire.
Les enduits épais (de 10 à 30 mm d'épaisseur), sont à basede liants hydrauliques renforcés par une armaturemétallique, en verre de Kevlar; ou en fibres de verreincorporées 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.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : Cahier des prescriptions
techniques Cahier du CSTB N°3035
d'Avril 1998 et Avis Techniques
Pour les produits isolants certifiés par l'ACERMI les caractéris-tiques minimales pour cet emploi sont : ≥I2, S4, O3, L4, ≥E2.
Le niveau S4 conditionne la stabilité dimensionnelle du produitafin 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 mursupport. Enfin le niveau L4 permet au procédé d'avoir une tenuemécanique suffisante pour supporter les efforts extérieurs.
Mise en œuvre :
Ces systèmes doivent être mis en œuvre par des entreprisesexpérimentées en respectant le cahier des prescriptionstechniques du cahier du CSTB N° 3035 et des préconisationsdécrites dans les Avis Techniques notamment en ce quiconcerne :
- la préparation du support (décapage éventuel, ...),- la mise en œuvre (conditions atmosphériques, respect des
temps de séchage des enduits, des épaisseurs et desquantités d'enduit appliquées, ...).
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest 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 desentreprises expérimentées.
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Pr 17
Procédé d'isolation par vêtures
Description :
Ces systèmes possèdent un parement manufacturé en usineet 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 dedimensions similaires, posés en une seule fois sur le mur, engénéral, par fixation mécanique.
Le parement manufacturé peut être en aluminium, en acier,en PVC, en mortier de résine armé de fibre de verre, ouchargé en granulat de pierre, de plaquettes de terre cuite oude pierre.
Les dimensions des éléments varient de 200 à 3000 mmpour la largeur et la hauteur.
Les isolants utilisés sont en général des polystyrènesexpansés ou extrudés ayant entre 30 et 120 mm d'épaisseur.
Ces systèmes font l'objet du classement reVETIR (voir cahierdu CSTB N° 2929 de décembre 1996).
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : Avis Technique
Les caractéristiques, des isolants utilisés, nécessaires àl'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 del'isolant, en général par vis chevillées ou clous chevillés.
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 0,8 et 4,5 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Ces systèmes présentent en général une bonne durabilité, peude risques d'aléas de chantier, une pose rapide et pas ou peud'entretien.
Ces systèmes permettent d'éviter les ponts thermiques commeles autres systèmes d'isolation thermique par l'extérieur s'ils sontbien conçus.
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Pr 18
Procédé d'isolation de toiture par la méthode "sarking"
Description :
Ce procédé d'isolation thermique de toitures en pente parl'extérieur consiste à mettre en place sur une charpente unparement formant plafond, une isolation thermique encontinu, un réseau de contre bois, un support de couvertureet la couverture.
Les isolants utilisés sont en polystyrène extrudé de 30 à120 mm d'épaisseur.
Ce système est du domaine de l'Avis Technique.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : DTU 40.11 à 40.45et Avis Technique
La caractéristique principale demandée à l'isolant est une bonnetenue des caractéristiques mécaniques dans le temps etnotamment le fluage à long terme car le produit supporte lepoids de la toiture.
Mise en œuvre :
La charpente est constituée de pannes et de chevrons de 60 mmde largeur minimale. Le plafond est fixé sur les chevrons suivantles DTU correspondants.
L'isolant est posé en décalé. Les premiers panneaux sontbloqués en bas de la pente par des cales. Les contre bois sontcloués à travers l'isolant (veiller à l'enfoncement minimal desclous sur les chevrons).
Enfin les supports et la couverture sont posés suivant lesprescriptions des DTU de la série des 40 ou suivant les AvisTechniques des couvertures non traditionnelles.
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entreentre 1,0 et 5,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Ce système permet d'assurer une isolation thermique continuesans pont thermique, de contribuer à l'étanchéité à l'air, deprotéger 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 19
Procédé d'isolation des rampants de toiture
Description :
Ce procédé d'isolation thermique de toitures en pente estdestiné à isoler les combles aménagés. Il ne faut pas isolerles rampants d'un comble perdu non chauffé.
L'isolation peut être réalisée entre chevrons ou fermettes ousous les chevrons et fermettes en une ou plusieurs couchesd'isolant.
Différents systèmes de fixation existent.
De nombreux types de produit isolant peuvent être utilisés,rouleaux de laine minérale, panneaux rigides ou semi-rigides, plaques de polystyrène, d'extrudé ou depolyuréthanne.
Les épaisseurs d'isolants rencontrées vont de 50 à 200 mm.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : DTU 40.11 à 40.45
Pour les produits manufacturés certifiés par l'ACERMI, lescaractéristiques minimales pour cet emploi sont : I1, S1, O1, L1.
Il est recommandé de mettre un pare vapeur en sous face del'isolant.
Mise en œuvre :
Les rouleaux de laine de verre associés à un pare vapeur seposent par embrochage sur des suspentes vissées sur leschevrons. Des lattes de bois ou des profilés métalliques viennentse fixer sur les suspentes pour poser le revêtement de finition.
L'isolation, entre chevrons ou fermettes, est réalisée au moyende feutres de laine minérale, munis de languettes, et agrafés surles chevrons. Le parement intérieur est ensuite fixé auxchevrons.
Il faut absolument ménager une lame d'air sous les liteaux ousupport de couverture de 2 à 4 cm selon le cas (voir DTU 40.11à 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 auxossatures.
Caractéristique thermique :
PLe coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 1,2 et 6,5 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Ce système est le plus usité pour la maison individuelle. La posede l'isolant est facile.
Il faut veiller à la bonne étanchéité à l'air, à la bonne ventilationde la couverture et il faut s'affranchir des transferts de vapeurd'eau.
Pour l'isolation entre chevrons, la caractéristique thermique doittenir compte des ponts thermiques créés par les chevrons.
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Pr 20
Procédé d'isolation par éléments industrielssupports de couverture
Description :
Pour ce type de procédé il existe des panneaux sandwiches,des caissons chevronnés et des panneaux isolants àsupports incorporés.
Ce sont des produits manufacturés qui permettent unediminution des tâches lors de la mise en œuvre sur chantier.Ces éléments intègrent le plafond et les chevrons ou lessupports de couverture. Après fixation des panneaux il n'y aplus 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 depolystyrène, d'extrudé ou de polyuréthanne.
Les caissons chevronnés et les panneaux sandwichescomprennent une sous face en contre plaqué, en panneaude particules, en plaque de plâtre ou du lambris. Lesdimensions rencontrées sont de 0,6 m de largeur par deslongueurs pouvant atteindre 8 m.
Les épaisseurs d'isolants rencontrées vont de 50 à 200 mm.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : Avis Technique et DTU
40.11 à 40.45
Les caractéristiques demandées aux isolants dépendent de laconfiguration du procédé et des charges supportées parl'isolant.
Mise en œuvre :
Les panneaux sont, en général, livrés aux dimensions de latoiture. Les panneaux sont fixés suivant les indications décritesdans l'Avis Technique correspondant. Puis les liteaux sontcloués pour poser la couverture. La lame d'air de ventilation dela toiture est assurée en général directement par les panneaux.
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 1,5 et 8,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Ce système permet de limiter les interventions sur le chantier etla pose de l'isolation est rapide.
Il faut veiller à la bonne étanchéité à l'air, à la bonne ventilationde la couverture et il faut s'affranchir des transferts de vapeurd'eau.
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Pr 21
Procédé d'isolation sous étanchéité de toitures terrasses
Description :
Une toiture terrasse est une toiture lourde en béton armé ouà base de poutrelles et entrevous.
L'ensemble des travaux doit être conçu et réaliséconformément au DTU 43. Sa mise en œuvre est délicate etnécessite l'intervention d'une entreprise spécialisée.
L'isolation est réalisée par des panneaux isolants posés enune ou deux couches, qui servent de support continu, surlequel 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 parl'Avis Technique.
L'isolant le plus employé est le polyuréthanne. Mais on peutrencontrer 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 entre0,6 et 1,2 m de longueur.
Les épaisseurs d'isolants rencontrées vont de 50 à 200 mm.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : Avis Technique et DTU 43
Les caractéristiques demandées aux isolants dépendent de laconfiguration du procédé et des charges supportées parl'isolant. La stabilité dimensionnelle est une caractéristique
importante pour la durabilité du système. La résistance aupoinçonnement est un critère de choix de l'isolant.
Mise en œuvre :
Sur la dalle de toiture une barrière de vapeur est posée, puisl'isolant, ensuite l'étanchéité est appliquée et enfin uneprotection 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 lanature 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 êtreréalisée (DTU 43), et pour les toitures terrasses jardins desdispositions particulières sont à prendre (voir Avis Technique).
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 1,3 et 5,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Ce système doit être réalisé par une entreprise spécialisée.
Un pont thermique important subsiste en général au niveau del'acrotère.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés
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Pr 22
Procédé d'isolation sur étanchéité de toitures terrasses
Description :
L'ensemble des travaux doit être conçu et réaliséconformément au DTU 43. Sa mise en œuvre est délicate etnécessite l'intervention d'une entreprise spécialisée.
L'isolant est posé directement sur l'étanchéité. Uneprotection lourde (gravillons ou dallettes) est posée surl'isolant.
L'isolant est directement en contact avec l'eau de pluie. Lesystème doit faire l'objet d'un Avis Technique.
L'étanchéité est soit traditionnelle (DTU 43), soit visée parl'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 entre0,6 et 1,2 m de longueur.
Les épaisseurs d'isolants rencontrées vont de 50 à 140 mm.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : Avis Technique et DTU 43
Les caractéristiques demandées aux isolants dépendent de laconfiguration du procédé et des charges supportées parl'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 del'isolant.
Mise en œuvre :
Sur la dalle de toiture une barrière de vapeur est posée, puisl'étanchéité est appliquée, ensuite l'isolant est posé et enfin uneprotection 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 reliefsqui doivent tenir compte de l'épaisseur de l'isolant. Pour lestoitures accessibles, une protection adaptée doit être réalisée(DTU 43).
Caractéristique thermique :
Le coefficient de transmission surfacique U de ce procédé estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 1,5 et 5,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Ce système doit être réalisé par une entreprise spécialisée.
Un pont thermique important subsiste en général au niveau del'acrotère.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés
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Pr 23
Procédé d’isolation de toitures terrassespar projection de mousse polyuréthanne
Description :
Le procédé consiste à projeter sur la toiture les constituantsd'un polyuréthanne alvéolaire rigide.
L'expansion in situ conduit à un revêtement adhérentcontinu, simultanément étanche et isolant.
Le procédé comporte une protection contre la lumière parépiderme mince.
Cette technique doit être mise en œuvre strictement commespécifié dans l'Avis Technique. Elle ne s'emploie que surterrasses non accessibles ou techniques.
L'ensemble des travaux doit être conçu et réaliséconformément au DTU 43. Sa mise en œuvre est délicate etnécessite l'intervention d'une entreprise spécialisée.
Les épaisseurs d'isolants rencontrées vont de 40 à 60 mm.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : Avis Technique et DTU 43
Les caractéristiques demandées à l’isolant sont spécifiques etdépendent 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 estfonction de la résistance thermique de la paroi en partiecourante et des ponts thermiques structurels (ossature porteuse,dispositifs de fixation, …). Les ponts thermiques structurelsdégradent 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 (sanseffet de ponts thermiques structurels) obtenue avec ce systèmeest comprise entre 1,3 et 2,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Ce système doit être réalisé par une entreprise spécialisée.
Un pont thermique important subsiste en général au niveau del'acrotère.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 4. Fiches Procédés
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Pr 24
Constructions modulaires à ossature bois
Description :
Cette construction légère à ossature porteuse en bois estformée d'éléments modulaires tridimensionnels, entièrementfabriqués en usine. L'assemblage de ces éléments permetde réaliser des constructions modulaires à rez-de-chausséeou à un étage.
L'ossature principale est formée de poutres ou poteaux enbois. Des panneaux en bois sont fixés à l'ossature principaleune âme isolante et un pare vapeur étant insérés entre cesdeux panneaux préalablement. Ensuite des revêtementsintérieur et extérieur sont appliqués sur l’ossature en bois.
Caractéristiques de l’isolant nécessaires pour l’application :
Documents de référence : Avis Technique et DTU 31.2
Pour cette application les caractéristiques minimales d'aptitudeà l'emploi des isolants utilisés sont : I1, S1, O2, L2, E2/E3.
Mise en œuvre :
L'assemblage de chaque élément est réalisé en usine. Leséléments murs et planchers sont préalablement assemblés enusine.
La construction est érigée sur un soubassement maçonnerieformant vide sanitaire ou sous-sol ou sur plots béton.
Les modules sont posés et éventuellement ancrés sur lesoubassement. Sont réalisés les liaisons horizontales entremodules, puis les liaisons entre planchers, les habillages desbaies et enfin les joints entre modules.
Caractéristique thermique :
Pour répondre à la réglementation en vigueur et à la RT2000 leprocédé est adapté. Il suffit de prendre des épaisseurs d'isolantsuffisants pour atteindre la résistance thermique nécessaire aurespect de la réglementation.
Les résistances thermiques obtenues avec ce système sontcomprises entre 1,0 et 6,0 m2.K/W.
Avantages et inconvénients :
Les modules sont entièrement fabriqués et montés en usine cequi limite les opérations sur le chantier. La mise en œuvrenécessite des remorques spéciales et un matériel demanutention spécifique.
Il faut soigner la mise en œuvre du pare vapeur, des liaisons etdes joints entre modules.
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Pr 25
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"
5. Fiches isolants
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques - État de l’art - 5. Fiches Isolants 51
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Laine de roche (MW)Description de la fabrication :
La laine de roche est obtenue à partir de fibre de rochevolcanique.
Le mélange de matières premières est acheminé vers un four defusion à environ 1400 °C. Les fibres sont obtenues parcentrifugation du mélange en fusion. Ces fibres sont aspergéesde liant en tombant sur un tapis roulant pour former un matelas
continu. Ce matelas passe dans un four de polymérisation et c'estdans ce four que l'épaisseur du produit fini est figée. Ensuite lematelas continu est découpé et emballé.
Les produits en vrac sont de plus en plus issus de fabricationsspécifiques. Les fibres ne reçoivent pas de liant et sontrécupérées directement pour les ensacher.
Présentation et conditionnement :Les produits en laine de roche se présentent soit sous forme depanneaux, rouleaux ou en vrac.
Le conditionnement est soit en paquets, en rouleaux ou ensachets. Les paquets et rouleaux peuvent être rassemblés surune palette.
Caractéristiques thermiques :
Actuellement les caractéristiques thermiques deces produits sont indiquées soit dans le Règles Th-Bât, sauf pour les produits en vrac, soit dans lescertificats délivrés par l'ACERMI.
Les résultats de mesure de conductivitésthermiques obtenues dans le cadre de lacertification ACERMI sont donnés ci-contre.
Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplirces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques àl'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour leprocédé considéré. Ces caractéristiques peuvent êtrecomparées aux caractéristiques propres au produit qui sontindiquées dans le certificat ACERMI.
Le niveau de perméance à la vapeur d'eau (E) de ces produitsest obtenu en ajoutant au produit un revêtement plus ou moinsétanche aux transferts de vapeur d'Eau.Pe
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CARACTÉRISTIQUES Masse volumique
en kg/m3 Conductivité thermique en W/(m.K)
I S O L E
18 à 25 0,047 - 0,035 1 4 1-2 1-2 1-5 25 à 35 0,041 - 0,034 1 4 1-2 1-2 1-5 35 à 45 0,038 - 0,033 1 4 1-2 1-2 1-5 45 à 60 0,038 - 0,032 1 4 1-2 1-2 1-5
60 à 100 0,039 - 0,032 1 4 1-2 1-2 1-5 100 à 140 0,041 -0,032 1-3 4 1-2 1-2 1-5 140 à 220 0,045 - 0,034 1-3 4 1-2 1-2 1-5
Caractéristiques d’aptitude à l’emploi :
I 1
Laine de rochevariation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique
Santé et environnement :
A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemmentmentionnés
• 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 enmélange avec d'autres matériaux sont stockés en décharge declasse 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 detravail (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 lasanté des fibres de substitution à l'amiante - Établi pour leMinistère de l'Emploi et de la Solidarité - Paris (1998)
B - Solutions innovantes et modes de gestion des impactsenvironnementaux :
• Informer du risque- les précautions d'utilisation sont indiquées dans les brochures
d'information et sur des pictogrammes sur les emballages desproduits.
• 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 desdéchets.
- de nouvelles fibres de dimensions et compositions différentessont proposées.
Utilisations :
Les produits en laines de roche peuvent se rencontrer dans lesplanchers sur terre plein, dans les planchers sur locaux nonchauffés, dans les planchers de combles, dans les panneaux defaçade (éléments porteurs), dans les procédés d'isolation parl'intérieur (isolant avec contre-cloison, complexe isolant etremplissage de lame d'air), dans les procédés d'isolation parl'extérieur (bardage rapporté, enduits sur isolant, vêtures,), dansles isolations de rampant de toiture, dans les élémentsindustrialisés 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 descontrôles de production, amélioré leurs produits pour que ceux-cicorrespondent mieux aux applications auxquelles ils sontdestinés. Une grande partie des produits du marché français sontmaintenant certifiés par l'ACERMI. Certaines unités de production
ont également des certifications d'entreprise ISO 9000 D'autrespart, les fabricants ont mis au point des produits dits "bio-solubles" pour limiter les risques de ces fibres sur la santé. Cesont des produits dont la nature chimique des fibres a changé.
Évolution à venir :
Les produits sont sans cesse améliorés pour coller à l'applicationà laquelle ils sont destinés. Les fabricants sont aussi vigilants àl'évolution européenne dans le cadre de la normalisation et de lacertification.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Laine de verre (MW)
I 2
Description de la fabrication :
La laine de verre est obtenue à partir de silice.
Le mélange de matières premières est acheminé vers un four defusion à environ 1100 °C. Les fibres sont obtenues parcentrifugation du mélange en fusion. Ces fibres sont aspergéesde liant en tombant sur un tapis roulant pour former un matelascontinu. Ce matelas passe dans un four de polymérisation etc'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 fabricationsspécifiques. Les fibres ne reçoivent pas de liant et sontrécupérées directement pour les ensacher.
Présentation et conditionnement :
Les produits en laine de verre se présentent soit sous forme depanneaux, rouleaux ou en vrac.
Le conditionnement est soit en paquets, en rouleaux ou ensachets. Les paquets et rouleaux peuvent être rassemblés surune palette.
Caractéristiques thermiques :
Actuellement les caractéristiquesthermiques de ces produits sontindiquées soit dans le Règles Th-Bât,sauf pour les produits en vrac, soit dansles certificats délivrés par l'ACERMI.
Les résultats de mesure de conductivitésthermiques obtenues dans le cadre de lacertification ACERMI sont donnés ci-contre.
Caractéristiques d’aptitude à l’emploi :
Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplirces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques àl'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour leprocédé considéré. Ces caractéristiques peuvent êtrecomparées aux caractéristiques propres au produit qui sontindiquées dans le certificat ACERMI.
Le niveau de perméance à la vapeur d'eau (E) de ces produitsest obtenu en ajoutant au produit un revêtement plus ou moinsétanche aux transferts de vapeur d'eau.Pe
rform
ance
s Éne
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ique
s des
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CARACTÉRISTIQUES Masse volumique
en kg/m3 Conductivité thermique en W/(m.K)
I S O L E
7 à 10 0,056 - 0,038 1 4 1 1 1-5 10 à 13 0,053 - 0,036 1 4 1 1 1-5 13 à 18 0,048 - 0,032 1 4 1-2 1-2 1-5 18 à 25 0,043 - 0,031 1 4 1-2 1-2 1-5 25 à 45 0,036 - 0,030 1 4 1-2 1-2 1-5 45 à 65 0,037 -0,030 1 4 1-2 1-2 1-5
65 à 150 0,040 - 0,032 1 4 1-2 1-2 1-5
Laine de verrevariation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique
Santé et environnement :
A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemmentmentionnés
• 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 (code17.06.02.01).
- la dépose sélective et le tri sont difficiles. Les déchets enmélange avec d'autres matériaux sont stockés en décharge declasse 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 detravail (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 lasanté des fibres de substitution à l'amiante - Établi pour leMinistère 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
B - Solutions innovantes et modes de gestion des impactsenvironnementaux :
• Informer du risque- des précautions d'utilisation sont indiquées dans les brochures
d'information et sur des pictogrammes sur les emballages desproduits.
• 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 desdéchets.
Utilisations :
Les produits en laines de verre peuvent se rencontrer dans lesplanchers sur terre plein, dans les planchers sur locaux nonchauffés, dans les planchers de combles, dans les panneaux defaçade (éléments porteurs), dans les procédés d'isolation parl'intérieur (isolant avec contre-cloison, complexe isolant etremplissage de lame d'air), dans les procédés d'isolation parl'extérieur (bardage rapporté, enduits sur isolant, vêtures), dansles isolations de rampant de toiture, dans les élémentsindustrialisés 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 descontrôles de production, amélioré leurs produits pour que ceux-cicorrespondent mieux aux applications auxquelles ils sontdestinés. Une grande partie des produits du marché français sontmaintenant certifiés par l'ACERMI. Certaines unités de productionont également des certifications d'entreprise ISO 9000 D'autres
part, les fabricants ont mis au point des produits dits "bio-solubles" pour limiter les risques de ces fibres sur la santé. Cesont des produits dont la nature chimique des fibres a changé.Des produits entièrement revêtus, afin d'éviter toutes irritationslors de la pose, sont disponibles sur le marché.
Évolution à venir :
Les produits sont sans cesse améliorés pour coller à l'applicationà laquelle ils sont destinés. Les fabricants sont aussi vigilants àl'évolution européenne dans le cadre de la normalisation et de lacertification.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Polystyrène expansé moule en bloc ou en continu
I 3
Description de la fabrication :Le polystyrène expansé moulé est obtenu par expansion de billede styrène renfermant du pentane. Ces billes sont ensuitecollées entre elles par thermofusion pour former des blocs oudes panneaux. Ces blocs ou panneaux sont ensuite découpéspour obtenir le produit que l'on rencontre sur le marché.
Présentation et conditionnement :
Les produits en polystyrène expansé se présentent sous formede plaques. Ces plaques sont conditionnés en paquets. Lespaquets peuvent être rassemblés sur une palette.
Caractéristiques thermiques :
Actuellement les caractéristiquesthermiques de ces produits sontindiquées soit dans les Règles Th-Bâtsoit dans les certificats délivrés parl'ACERMI.
Les conductivités thermiques obtenuespar mesure dans le cadre de lacertification ACERMI sont données ci-contre.
Caractéristiques d’aptitude à l’emploi :
Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplirces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques àl'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le
procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent êtrecomparées aux caractéristiques propres au produit qui sontindiquées dans le certificat ACERMI.
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CARACTÉRISTIQUES Masse volumique
en kg/m3 Conductivité thermique
en W/(m.K) I S O L E
>10 0,055 - 0,045 1-2 1-4 1-2 2 1-3 10 à 13 0,050 - 0,037 1-2 1-4 2 2-3 2-3 13 à 15 0,047 - 0,035 2-3 1-4 2-3 2-3 2-3 15 à 19 0,044 - 0,033 2-4 1-4 2-3 2-4 2-3 19 à 24 0,040 - 0,032 2-5 1-4 2-3 2-4 2-3 24 à 30 0,037 - 0,032 3-5 1-4 2-3 2-4 2-3
Polystyrène expansé moulé en blocs ou en continuvariation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique
Santé et environnement :
A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemmentmentionnés
• 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.
B - Solutions innovantes et modes de gestion des impactsenvironnementaux
• 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 rencontrerdans les planchers sur terre plein, dans les planchers sur locauxnon chauffés, dans les planchers de combles, dans les murs(système à isolation intégrée, système blocs coffrant), dans lespanneaux de façade (éléments porteur et bardage industriel),dans les procédés d'isolation par l'intérieur (isolant aveccontrecloison, 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 lesisolation de rampant de toiture, dans les éléments industrialisésisolants de toiture, dans l'isolation sous étanchéité et dansl'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 descontrôles de production amélioré leurs produits pour que ceux-cicorrespondent mieux aux applications auxquelles ils sontdestinés. Une grande partie des produits du marché français sontmaintenant certifiés par l'ACERMI. Certaines unités de productionont également des certification d'entreprise ISO 9000
D'autres part, les fabricants ont mis au point des produits dits"acoustiques" ou "élastifiés" pour satisfaire à la réglementationacoustique. Ce sont des produits qui ont été comprimés pourréduire les diamètres des cellules dans le sens de l'épaisseur.
Évolution à venir :
Les produits sont sans cesse améliorés pour coller à l'applicationà laquelle ils sont destinés. Les fabricants sont aussi vigilants àl'évolution européenne dans le cadre de la normalisation et de lacertification.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Polystyrène extrudé
I 4
Description de la fabrication :
Le polystyrène extrudé est obtenu par extrusion de granulés destyrène mélangé avant extrusion à un gaz lourd (HCFC 141b,HCFC 142b, HFA 22, HFA 134a, CO2). Le mélange est réalisédans le corps de la machine qui ramollit le styrène et pousse le
mélange à travers la buse d'extrusion. Le produit se durcitrapidement, et forme, en quelques secondes, des plaques. Ellessont stabilisées avant découpe.
Présentation et conditionnement :
Les produits en polystyrène extrudé se présentent sous formede plaques. Ces plaques sont conditionnés en paquets. Lespaquets peuvent être rassemblés sur une palette.
Caractéristiques thermiques :
Actuellement les caractéristiquesthermiques de ces produits sontindiquées soit dans le Règles Th-Bât soitdans les certificats délivrés parl'ACERMI.
Les conductivités thermiques obtenuespar mesure dans le cadre de lacertification ACERMI sont données ci-contre.
Caractéristiques d’aptitude à l’emploi :
Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplirces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques àl'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le
procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent êtrecomparées aux caractéristiques propres au produit qui sontindiquées dans le certificat ACERMI.
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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
Famille de produit - Polystyrène exrudévariation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Santé et environnement :
A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemmentmentionnés
• 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.
B - Solutions innovantes et modes de gestion des impactsenvironnementaux
• 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 polystyrèneextrudé.
• Diminuer le risque d'apparition- il est préférable d'utiliser des produits ignifugés
Utilisations :
Les panneaux de polystyrène extrudé peuvent se rencontrer dansles planchers sur terre plein, dans les planchers sur locaux nonchauffés, dans les planchers de combles, dans les murs, dansles procédés d'isolation par l'intérieur (isolant avec contrecloison,complexe isolant et remplissage de lame d'air), dans lesprocédés d'isolation par l'extérieur (bardage rapporté, enduits surisolant, vêtures), dans les isolations de rampant de toiture, dansles éléments industrialisés isolants de toiture, dans l'isolation sousétanchéité 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 lamodification des gaz d'expansion. Précédemment le gaz utiliséétait le CFC 12 qui permettait d'obtenir une très bonneconductivité thermique. Avec le nouveau gaz employé, le HCFC142b les performances thermiques ont diminué de l'ordre de 10 %.
Les fabricants de polystyrène extrudé ont à partir des contrôlesde production amélioré leurs produits pour que ceux-cicorrespondent mieux aux applications auxquelles ils sontdestinés. Une grande partie des produits du marché français sontmaintenant certifiés par l'ACERMI. Certaines unités de productionont également des certifications d'entreprise ISO 9000.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Mousse de polyuréthanne et mousse phénolique
I 5
Description de la fabrication :
Les mousses de polyuréthanne et phénolique sont obtenues àpartir d'un polymère (mélange d'isocyanate et de polyol pour lepolyuréthanne) et d'un gaz d'expansion. Le polymère estmélangé aux additifs. Ce mélange est acheminé jusqu'à la têtede pulvérisation où le gaz est ajouté. Le gaz utilisé est soit unHCFC 141b, soit un HCFC 142b, soit un pentane.
Le mélange pulvérisé est réparti sur un revêtement. Le mélanges'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 seprésentent sous forme de plaques. Ces plaques sontconditionnés en paquets. Les paquets peuvent être rassembléssur une palette.
Caractéristiques thermiques :
Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produitssont indiquées soit dans leS Règles Th-Bât soit dans lescertificats délivrés par l'ACERMI.
Les conductivités thermiques obtenues par mesure dans lecadre de la certification ACERMI sont données ci-après.
Caractéristiques d’aptitude à l’emploi :
Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplirces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques àl'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour leprocédé considéré. Ces caractéristiques peuvent être
comparées aux caractéristiques propres au produit qui sontindiquées dans le certificat ACERMI ou dans les AvisTechnique.
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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
Famille de produit - Mousse de polyuréthannevariation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Santé et environnement :
A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemmentmentionnés
• 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'unecollecte 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.
B - Solutions innovantes et modes de gestion des impactsenvironnementaux :
• 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 lesplanchers sur terre plein, dans les planchers sur locaux nonchauffés, dans les planchers de combles, dans les murs, dansles procédés d'isolation par l'intérieur (isolant avec contre cloison,complexe isolant et remplissage de lame d'air), dans lesprocédés d'isolation par l'extérieur (bardage rapporté, enduitssur isolant, vêtures), dans les isolations de rampant de toiture,dans les éléments industrialisés isolants de toiture, dansl'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 lamodification des gaz d'expansion. Précédemment le gaz utiliséétait le CFC 11 qui permettait d'obtenir une très bonneconductivité thermique. Avec le nouveau gaz employé, le HCFC142b les performances thermiques ont diminué de l'ordre de 15 %.
Les fabricants de polyuréthanne ont à partir des contrôles deproduction amélioré leurs produits pour que ceux-cicorrespondent mieux aux applications auxquelles ils sontdestinés. Une grande partie des produits du marché français sontmaintenant certifiés par l'ACERMI. Certaines unités de productionont également des certifications d'entreprise ISO 9000.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Verre cellulaire (CG)
Description de la fabrication :
Le verre cellulaire est obtenu à partir de verre en fusion mélangéà un agent chimique qui permet d'expanser le verre.
Le mélange est déposé dans des moules qui sont ensuitestabilisé dans des fours.
A la sortie des fours les produits sont démoulés et découpés auxdimensions définitives.
Présentation et conditionnement :
Les produits en verre cellulaire se présentent sous forme deplaques de petites dimensions.
Le conditionnement est en paquets. Les paquets peuvent êtrerassemblés sur une palette.
Caractéristiques thermiques :
Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produitssont indiquées soit dans les Règles Th-Bât, soit dans lescertificats délivrés par l'ACERMI.
Les résultats de mesure de conductivités thermiques obtenues,à l'état sec, dans le cadre de la certification ACERMI, sontdonnés ci-après.
Caractéristiques d’aptitude à l’emploi :
Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplirces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques àl'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le
procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent êtrecomparées aux caractéristiques propres au produit qui sontindiquées dans le certificat ACERMI.
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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
I 6
Famille de produit - Verre cellulairevariation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Santé et environnement :
A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemmentmentionnés
• 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 endécharge de classe II, s'ils sont assimilés à des déchetsinertes, ils peuvent être mis en décharge de classe III. Il en estde 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 impactsenvironnementaux :- 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 lesplanchers sur terre plein, dans les planchers sur locaux nonchauffés, dans les planchers de combles, dans les procédésd'isolation par l'intérieur et dans l'isolation sous étanchéité.
Les utilisations les plus importantes sont :- l'isolation sous étanchéité,- dans les planchers.
Dimensions courantes des panneaux :- longueur : 0,5 à 1,0m,- largeur : 0,3 à 0,6 m,- épaisseur : 20 à 150 mm.
Évolution de ces dernières années :
Les fabricants de produit en verre cellulaire ont, à partir descontrôles de production, amélioré leurs produits pour que ceux-cicorrespondent mieux aux applications auxquelles ils sontdestinés. Une grande partie des produits du marché français sontmaintenant certifiés par l'ACERMI.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Liège expansé pur (ECB)
Description de la fabrication :Le liège expansé pur est obtenu à partir d'écorce de chêneliége. Cette écorce est broyé. Les copeaux sont insérés dans unmoule. Par l'effet de la vapeur d'eau et de la température lescopeaux subissent une expansion et se collent entre eux grâceà la sève qu'ils renferment.
Ces blocs sont ensuite refroidis et stabilisés. Ils sont ensuitedécoupés pour former les panneaux que l'on trouve dans lecommerce.
Présentation et conditionnement :
Les produits en liège expansé pur se présentent soit sous formede plaques.
Le conditionnement est en paquets. Les paquets peuvent êtrerassemblés sur une palette.
Caractéristiques thermiques :
Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produitssont indiquées soit dans les Règles Th-Bât, sauf pour lesproduits en vrac, 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, sontdonnés ci après.
La conductivité thermique utile est obtenue à partir de laconductivité thermique sèche ci-dessous, multipliée par unfacteur compris entre 1,02 et 1,3 en fonction du taux d’umidité.
Caractéristiques d’aptitude à l’emploi :
Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplirces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques àl'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le
procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent êtrecomparées aux caractéristiques propres au produit qui sontindiquées dans le certificat ACERMI.
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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
I 7
Famille de produit - Liège expansé purvariation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Santé et environnement :
A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemmentmentionnés
• 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 endécharge de classe II ou incinérés en centre agréés. Lesdéchets de démolition en mélange sont stockés en déchargede 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 impactsenvironnementaux :- 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 plancherssur locaux non chauffés, dans les planchers de combles, dansles procédés d'isolation par l'intérieur, dans les isolations derampant de toiture.
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.
Évolution de ces dernières années :
Les fabricants de produit en liège ont, à partir des contrôles deproduction, amélioré leurs produits pour que ceux-cicorrespondent mieux aux applications auxquelles ils sontdestinés. Les écorces sont sélectionnées suivant la destinationdes produits et le parc des chênes liège est géré comme un parcde matières premières.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Fibres de bois (WF) ou de cellulose
Description de la fabrication :
Le bois est la matière première de ces produits. Le fibres sontréalisées suivant plusieurs principes. Ces fibres sont assembléeset liées entre elles pour former des panneaux qui sont découpésaux 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 deproduit en vrac.
Présentation et conditionnement :
Les produits en fibres de bois ou de cellulose se présententsous forme de plaques ou en vrac. Ces produits sont
conditionnés en paquets ou en sachets. Les paquets ou sachetspeuvent être rassemblés sur une palette.
Caractéristiques thermiques :
Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produitssont indiquées soit dans les Règles Th-Bât soit dans lescertificats 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 laconductivité thermique sèche ci-dessous, multipliée par unfacteur compris entre 1,02 et 1,3 en fonction du taux d’humiditéutile.
Caractéristiques d’aptitude à l’emploi :
Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplirces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques àl'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le
procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent êtrecomparées aux caractéristiques propres au produit qui sontindiquées dans le certificat ACERMI.
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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
I 8
Famille de produit - Fibre de cellulose ou de boisvariation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique
Santé et environnement :
A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemmentmentionnés
• 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) etstockés en décharges de classes II ou incinérés
- les déchets de démolition sont en mélange et ne contiennentpas de déchets dangereux (code 17070199). Ils doivent êtrestockés 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 impactsenvironnementaux :- 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 lesplanchers sur locaux non chauffés, dans les planchers decombles, dans les procédés d'isolation par l'intérieur, dans lesisolations de rampant de toiture.
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.
Évolution de ces dernières années :
Les fabricants de fibres de bois et de cellulose ont à partir descontrôles de production amélioré leurs produits pour que ceux-cicorrespondent mieux aux applications auxquelles ils sontdestinés.
Évolution à venir :Les produits sont sans cesse améliorés pour coller à l'applicationà laquelle ils sont destinés. Les fabricants sont aussi vigilants àl'évolution européenne dans le cadre de la normalisation et de lacertification.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Santé et environnement :
A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemmentmentionnés
• 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 dematériaux d'isolation en laines minérales (code 17060201) etstockés en décharge de classe III.
- les déchets de démolition en mélange avec d'autresmatériaux sont stockés en décharge de classe III (code17070102).
• Impacts sanitaires - la manipulation ou la mise en œuvre de ces matériaux peut
provoquer l'émission de poussière dont les effets sont àpréciser (absence de données).
B - Solutions innovantes et modes de gestion des impactsenvironnementaux :- d'éventuelles précautions d'utilisation sont à indiquer dans
les brochures d'information et sur les pictogrammes desemballages.
- 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 surlocaux non chauffés, dans les planchers de combles, dans lesprocédés d'isolation par l'intérieur, dans les isolations derampant de toiture et dans l'isolation sous étanchéité.
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.
Évolution de ces dernières années :
Les fabricants ont à partir des contrôles de production amélioréleurs produits pour que ceux-ci correspondent mieux auxapplications auxquelles ils sont destinés.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Perlite (EPB) et vermiculite
I 9
Description de la fabrication :
La matière de base de la vermiculite est de l'argile de formulecomplexe. Cette matière, en la chauffant, s'exfolie et devientfeuilletée.
La perlite est obtenue sous forme de granulés assemblés par unliant.
Présentation et conditionnement :
Les produits se présentent sous forme de plaques ou en vrac.Ces plaques sont conditionnés en paquets ou en sachets. Lespaquets ou les sachets peuvent être rassemblés sur unepalette.
Caractéristiques thermiques :
Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produitssont indiquées soit dans les Règles Th-Bât soit dans lescertificats délivrés par l'ACERMI.
Les conductivités thermiques obtenues, par mesure à l'état sec,dans le cadre de la certification ACERMI, sont données ciaprès.
La conductivité thermique utile est obtenue à partir de laconductivité thermique sèche ci-dessous, multipliée par unfacteur compris entre 1,02 et 1,3 en fonction du taux d’humiditéutile.
Caractéristiques d’aptitude à l’emploi :
Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplirces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques àl'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour le
procédé considéré. Ces caractéristiques peuvent êtrecomparées aux caractéristiques propres au produit qui sontindiquées dans le certificat ACERMI.
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Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Béton cellulaire (BCA)
Description de la fabrication :
Le béton est obtenu à partir de mélange de sable, de chaux etde ciment. Un agent spécifique permet une réaction chimique.Lors de cette réaction des cellules se forment dans le béton. Lemélange est disposé dans des moules. Une stabilisation estnécessaire pour permettre cette réaction.
Les blocs de béton sont découpés. Ils sont ensuite mis dans desautoclaves 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, de600 mm de longueur et de 50 à 350 mm d'épaisseur. Ces
plaques sont conditionnés en paquets. Les blocs sontrassemblés sur des palettes.
Caractéristiques thermiques :
Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produitssont indiquées soit dans les Règles Th-Bât, soit dans lescertificats NF Blocs de béton.
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 laconductivité thermique sèche ci-dessous, multipliée par unfacteur compris entre 1,02 et 1,3 en fonction du taux d’humiditéutile.
Caractéristiques d’aptitude à l’emploi :
Ces produits sont utilisés pour isoler thermiquement leshabitations mais aussi en tant que structure porteuse. Dans ce
dernier cadre les blocs doivent répondre aux critères définisdans la norme NF P 14-306.
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Famille de produit - Béton cellulairevariation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Santé et environnement :
A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemmentmentionnés
• 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 impactsenvironnementaux :- 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 lesplanchers sur locaux non chauffés, dans les murs à élémentspour maçonnerie isolante et dans l'isolation de toitures terrassespar 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.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Blocs de terre cuite alvéolaire et bétons allégés
Description de la fabrication :
Les blocs de terre cuite sont obtenus à partir de mélange deterre et notamment d'argile. Ce mélange est ensuite extrudé àtravers une filière pour obtenir la forme et les alvéoles du produitfini. Le produit est découpé à la hauteur ou à la longueur voulues.
Les blocs sont ensuite séchés dans des étuves avant uneéventuelle rectification. Ils sont cuits puis palettisés et recouvertsd'un film plastique avant expédition.
Les produits en béton allégés sont obtenus à partir de bétondans lequel a été rajouté une agent ou un adjuvant (sciure,polystyrène, ponce, etc…) permettant de réduire la massevolumique du produit fini. Ce procédé permet d'améliorer lesperformances thermiques du produit fini.
Ce mélange est coulé dans des moules aux dimensions desblocs. Ils sont séchés et palettisés avant expédition.
Présentation et conditionnement :
Les produits se présentent en blocs de 200 à 250 mm dehauteur, 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 produitssont indiquées soit dans les Règles Th K-Bât, soit dans les AvisTechniques.
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 laconductivité thermique sèche ci-dessous, multipliée par unfacteur compris entre 1,02 et 1,3 en fonction du taux d’humiditéutile.
Caractéristiques d’aptitude à l’emploi :
Ces produits sont utilisés pour isoler thermiquement leshabitations mais aussi en tant que structure porteuse. Dans cedernier cadre les blocs doivent répondre aux critères définisdans la norme NF P 13-301 à 13-306.
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I 11
Famille de produit - Béton allégés et Terre cuitevariation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Santé et environnement :
A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemmentmentionnés
• 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 misen décharge de classe III (code 17010100, 17010200)
- les déchets de démolition en mélange sont stockés endécharge de classe III.
• Impacts sanitaires- aucun impact sanitaire connu (absence de données).
B - Solutions innovantes et modes de gestion des impactsenvironnementaux :
la dépose et le tri sélectif favorisent la gestion des déchets.
Utilisations :
Les blocs de terre cuite ou de béton allégé peuvent se rencontrerdans les planchers sur locaux non chauffés, dans les planchersde combles et dans les murs à éléments pour maçonnerieisolante.
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.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Fibres végétales
Description de la fabrication :
Ce sont des produits à base de végétaux, en général sous formede fibres soit en vrac soit assemblées par un liant. Des agentsignifugeant et anti-moisissures sont rajoutés.
Ces fibres peuvent être vendues en sac pour l'épandage deproduit 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 produitssont 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 laconductivité thermique sèche ci-dessous, multipliée par unfacteur compris entre 1,02 et 1,3 en fonction du taux d’humiditéutile.
Caractéristiques d’aptitude à l’emploi :
Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplirces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques à
l'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour leprocédé considéré.
Perfo
rman
ces É
nerg
étiq
ues d
es É
lém
ents
Opa
ques
I 12
Famille de produit - Fibres végétalesvariation de la conductivité thermique en fonction de la masse volumique
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Santé et environnement :
A - Impacts environnementaux et sanitaires fréquemmentmentionnés
• 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
– 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
B - Solutions innovantes et modes de gestion des impactsenvironnementaux :
• Informer du risque
– les limitations dues au comportement au feu doivent êtresignalées.
• 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.
Utilisations :
Ces produits sont surtout utilisés en isolation de toiture.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments opaques - États de l’art - 5. Fiches isolants
Films minces dits "réfléchissants"
Description de la fabrication :
Ce sont des produits associant plusieurs film en polyéthylène, oupolyéthylène et aluminium avec des fibres polymères ou desbulles d'air.
Présentation et conditionnement :
Ces produits se présentent sous forme de rouleaux.
Caractéristiques thermiques :
Actuellement les caractéristiques thermiques de ces produits nesont pas référencées dans un document normatif. Mais cesprocédés peuvent faire l'objet de la procédure d'Avis Techniqueproduits et procédés d'isolation dits "spéciaux". Actuellementseul l'Avis Technique peut permettre une évaluation correctedes caractéristiques d'aptitude à l'emploi du produit ou procédéen œuvre.
Les conductivités thermiques obtenues, par mesure à l'état sec,par différents laboratoires Français, Européens ou Américains,sont données ci après.
Caractéristiques d’aptitude à l’emploi :
Les caractéristiques d'aptitude à l'emploi que doivent remplirces produits sont indiquées, soit dans les DTU spécifiques àl'application considérée, soit dans l'Avis Technique pour leprocédé considéré.
Perfo
rman
ces É
nerg
étiq
ues d
es É
lém
ents
Opa
ques
Produit seul Produit associé à une lame
d’air non ventilée
Produit associé à une lame d’air non ventilée de part et
d’autre du produit
Schéma de principe
Ext Int
Ext Int
Ext Int
Résistance thermique en m2.K/W 0,2 à 0,5 0,5 à 1,0 1,0 à 1,5
I 13
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques - Perspectives et prospevtive - Sommaire 1
Préambule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1. Les progrès réalisés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2. Les conséquences des évolutions réglementaires en cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3. Vers des sauts technologiques . . . . . . . . . . . . . . . . 93.1 Les matériaux super-isolants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.2 Les matériaux à changement de phase . . . . . . . . . . . . 10
Annexe : Conductivité thermique équivalente . . . . 11
S O M M A I R E
Performances énergétiques des éléments opaques
Perspectives et prospective
La fabrication des produits isolants thermiques s'estdéveloppée à partir de 1973.
En 1985 l'association pour la certification des matériauxisolants thermiques de bâtiment (ACERMI) a été créée pourvaloriser les produits de qualité.
Depuis 1985 les fabricants ont fait des progrès sur leursproduits, leurs process pour améliorer leurs produits, leursdispersions de fabrication, et tenir compte des évolutionsréglementaires.
Les fabricants de laines minérales ont amélioré le fibrage, lediamètre des fibres, et la dispersion de fabrication pour garantirune constance de qualité.
Les fabricants de polystyrènes expansés ont entrepris desétudes pour connaître les paramètres pouvant intervenir dansles caractéristiques mécaniques et de transferts thermiquesdans leurs produits afin de pouvoir sélectionner les matièrespremières en fonction de l'application finale de leurs produits.
Les fabricants de polystyrènes extrudés ou de mousses rigidesde polyuréthanne ont été confrontés au changement de gazd'expansion en remplacement des gaz CFC. Cette modificationde gaz a entraîné des modifications de process de fabricationet des modifications sur les caractéristiques des produits.
Les évolutions des produits n'ont pas été effectuées pouraméliorer les caractéristiques thermiques de leurs produits,mais pour tenir compte des modifications de réglementation,pour diminuer les dispersions de fabrication et pour adapter leproduit à l'application.
Préambule
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques - Perspectives et prospevtive - Préambule 1
Performances énergétiques des éléments opaques
Perspectives et prospective
Ces dernières années, les nouveautés apparues sur le marchéde l'isolation ont été axées sur l'adéquation des produits auxapplications. Des produits de densités et propriétés différentesont vu le jour pour que le produit corresponde à une applicationprécise.
La nouvelle réglementation acoustique (NRA) a permis de voirse développer des produits pouvant réduire les transfertsacoustiques tout en gardant des propriétés thermiquessatisfaisantes. Des produits en polyuréthanne ou des moussesphénoliques à cellules ouvertes et des produits en polystyrèneexpansé "élastifié" ont été développés pour répondre auxexigences de la nouvelle réglementation acoustique.
Par ailleurs, les produits en polyuréthanne et en polystyrèneextrudé se sont adaptés à de nouveaux gaz d'expansion afinde respecter les législations européennes et internationalesconcernant l'interdiction progressive des gaz CFC. Cesnouveaux gaz sont des HCFC ou pentane. Mais ce fût audétriment des caractéristiques thermiques qui ont diminuéentre 5 et 10 % suivant les produits et les gaz utilisés. Lesfabricants entreprennent des études et recherches pourréduire cet écart et revenir ainsi à des caractéristiquesthermiques identiques à celles précédemment obtenues avecdes CFC.
Quant aux laines minérales, elles évoluent pour répondre auxexigences européennes (Directive EU 97/69/EG) sur lesdangers des fibres sur la santé. La composition des fibres a étéou va être modifiée pour satisfaire aux dispositions de cetteDirective. Cette composition devra être telle que les fibresdevraient se dissoudre dans le corps humain dans un délairaisonnable. Ces évolutions devront faire l'objet d'études pourvérifier la non dégradation de la durabilité.
Pour réduire l'irritation résultant de la manipulation des produitsen fibres minérales, les produits évoluent dans deuxdirections :– soit on recherche à limiter le contact avec les fibres lors de
la pose de ces produits, en évitant les découpes ou enemballant ces produits,
– soit on modifie la géométrie des fibres afin d'obtenir untoucher plus doux.
Des solutions sont en cours d'élaboration dans les centres derecherche des fabricants.
Enfin, dans la plupart des fabrications, la qualité a pris uneplace de plus en plus importante et les dispersions defabrication ont été diminuées.
Les applications ou les modes d'intégration des isolantsthermiques dans le bâti ont peu évolué ces dernières années.
1. Les progrès réalisés
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques - Perspectives et prospective - 1. Les progrès réalisés 3
Tout d'abord, la réglementation thermique 2000 pourraitentraîner la mise en œuvre de produits de plus fortesépaisseurs ou à performances thermiques améliorées. En effet,sans faire évoluer les produits il suffit, pour obtenir une plusgrande résistance thermique, soit d'augmenter l'épaisseur duproduit ( Résistance = épaisseur / Conductivité thermique), soitd'augmenter la masse volumique du produit (on se reportera àcet égard aux courbes relatives aux caractéristiquesthermiques en fonction de la masse volumique des produitsfigurant dans les fiches "produits" de la première partie).
Pour les produits en polystyrène expansé ou en lainesminérales, l'utilisation de produits plus denses pour certainesapplications est en cours, ce qui permet, pour de mêmesperformances thermiques, de diminuer les épaisseurs desisolants.
La recherche de nouveaux gaz d'expansion pour les moussesde polyuréthanne et phénolique, ainsi que pour lespolystyrènes extrudés n'est pas encore terminée. En effet, lesgaz (HCFC 141b, HCFC 142b) utilisés actuellement devraientêtre interdits d'ici 2002 pour faire place à de nouveaux gaz.Cela entraînera des modifications non négligeables. Lepassage, pour les polystyrènes extrudés, à une expansion auCO2, au lieu du gaz HCFC 142b, entraînera une diminution descaractéristiques thermiques de l'ordre de 15 %. Pour lesmousses de polyuréthanne, le gaz d'expansion, préconiséactuellement pour le remplacement du gaz HCFC 141 b, est lepentane. Les caractéristiques thermiques de ces nouvellesmousses de polyuréthanne devraient être affectées d'unebaisse de 5% au maximum.
Pour réduire les risques en matière de santé etd'environnement, la réduction du taux de liant des fibresminérales est une solution, mais il faudra veiller à ne pas tropdégrader les performances mécaniques du produit. Par contre,cette solution permettrait d'augmenter les performances derésistance au feu.
Pour les produits utilisés en isolation répartie (béton cellulaire,blocs de terre cuite, béton allégé, etc.) la faisabilité enfabrication de la réduction de la masse volumique des matièresconstitutives de la structure est à l'étude pour augmenter lesperformances thermiques de ces produits. Des études sont encours pour réduire les épaisseurs et la géométrie des paroisdes blocs de terre cuite pour augmenter les performancesthermiques tout en gardant des performances mécaniquessatisfaisantes.
Les produits isolants en fibres végétales devraient sedévelopper surtout s'ils font l'objet de procédures d'évaluation.Ces produits peuvent avoir des caractéristiques thermiquescomparables à celles des produits isolants traditionnels àmasse volumique identique mais les fabricants de ces produitsdoivent relever le défi du prix de revient.
2. Les conséquences des évolutions réglementaires en cours
Pour certaines applications, les épaisseurs de produitnécessaire pour satisfaire à la RT2000 devront entraîner denouvelles technologies qui existent mais qui sont peu utilisées.
La part des ponts thermiques va être de plus en plusimportante dans le cadre de la RT2000. La correction desponts thermiques deviendra une nécessité pour satisfaire à laRT2000. Ces corrections seront les principaux boulever-sements de l'isolation des bâtiments dans les années à venir.Le défi à relever résidera dans l'adéquation entre performancethermique et performance mécanique des corrections desponts thermiques.
Les exemples de corrections ci-dessous permettent d'évaluerle gain potentiel :
Tableau I
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaques - Perspectives et prospective - 2. Les conséquences des évolutions 5
Nature du pont Solution Gain potentiel
90 %
90 %
80 %
95 %
Les ponts thermiques les plus délicats à améliorer sanschanger 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 systèmestraversant l'isolant, sont à regarder de près pour éviter desponts thermiques pouvant entraîner des condensations et desdéperditions aussi importantes que les déperditions par lesparties surfaciques comme par exemple :
Les ponts thermiques "structurels" sont d'autres formes deponts thermiques. Ils correspondent aux ponts thermiquesengendrés par des systèmes d'attaches de l'isolant et (ou) durevêtement intérieur. Ils existent mais ne sont pas forcémentpris en compte actuellement dans le calcul des déperditions.
Dans la NRT ces ponts thermiques seront pris en compte.
Isolation Thermique
6 Performances énergétiques des éléments opaques - Perspectives et prospective - 2. Les conséquences des évolutions
Vitrage
Isolant
Structure métallique
3.1 Les matériaux super-isolants
La réduction de la consommation énergétique reste le moyenle plus efficace pour réduire la pollution générée par les sitesde production d'énergie (émission de CO2, déchets en toutgenre ...). Or, le secteur du bâtiment (ensemble du résidentielet du tertiaire) est le premier consommateur d'énergie avec45 % de la consommation totale d'énergie, soit 95,89 Mtep en1998.
Par ailleurs, la meilleure façon de diminuer les besoinsénergétiques d'un bâtiment est de réduire les pertes et parconséquent d'améliorer l'isolation thermique des parois.
Depuis, la crise pétrolière de 74, un effort important a étéréalisé pour développer des matériaux isolants performants.Les meilleurs d'entre eux, les mousses polyuréthannesgonflées aux CFC ont atteint la limite de 20 mW/mK. Maisdepuis l'interdiction des CFC, la conductivité thermique de laplupart des isolants varie entre 23 et 44 mW/mK. La valeur seuilde 23 mW/mK devraient par ailleurs remonter légèrement avecl'application au cours des prochaines années de laréglementation sur les substituts des CFC (HCFC, HFC,HFA, ...).
On peut donc prévoir un regain d'intérêt pour ledéveloppement de produits nouveaux ayant des performancesfortement améliorées. La satisfaction des réglementationsthermiques ou acoustiques ainsi que la satisfaction auxexigences liées à la santé et environnement serviront destimulateurs à l'amélioration des performances mécaniques etthermiques.
En ce qui concerne les performances acoustiques, il ne resteque les produits en polystyrène extrudé pour lesquels aucunesolution simple n'est à l'étude. Comme pour lespolyuréthannes, les extrudés pourraient envisager de créer desproduits à cellules ouvertes.
Pour améliorer les impacts sur la santé et l'environnement, lesmousses de polyuréthannes devraient utiliser un substitut dupentane qui serait plus performant thermiquement et qui auraitun impact sur l'environnement moins important. Les fibresvégétales utilisent, des produits pour lier ces fibres, desadjuvants pour limiter les reprises d'humidité et dedégradations (moisissures,…) et des agents ignifugeants. Cesadjuvants devraient être modifiés pour limiter les impacts surl'environnement.
Quant aux propriétés thermiques, les évolutions à venir devrontpermettre la réduction des transferts par rayonnement et parconduction 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 solideplus opaque aux rayonnements ou en introduisant des filmsopaques au rayonnement ;
– la réduction des échanges par conduction en diminuant lestransferts par la structure solide du produit ou en réduisantla conduction par le gaz contenu dans les cellules ou
3. Vers des sauts technologiques
cavités de la structure.
Mais la réalisation d'un saut technologique; comme parexemple la réduction de 50 % de la conductivité thermiquepour atteindre des valeurs inférieures à 10 mW/mK ; ne peutêtre obtenue que par une action sur la contribution du transfertpar conduction dans l'air emprisonné par une matrice. En effet,comme il n'est pas possible d'éliminer totalement la partiesolide, déjà très réduite (environ 10 % en volume) d'un isolantmonolithique, il ne reste qu'un seul moyen d'action : agir sur legaz.
Pour réduire la contribution de la phase gazeuse, il existe aumoins 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 maison remplace l'air par un "gaz lourd", tel que l'argon, le kryptonou le xénon dont les conductivités thermiques sontrespectivement de 17,9, 12,3 et 5,5 mW/mK.
lgaz < lairLes obstacles essentiels au développement de tels produitssont :– 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, enparticulier pour des applications dans le domaine automobileoù le poids et le volume des produits sont des paramètresessentiels.
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 < PatmosphériqueLes 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 certainsindustriels pour des applications dans le domaine des bassestempératures (cryogénie) et des produits "blancs"(réfrigérateurs hauts de gamme). Les conductivités annoncéessont de l'ordre de 5 à 7 mW/mK avec un vide partiel de l'ordreou 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 confinerl'air dans des cellules dont la taille caractéristique δ estinférieure au libre parcours moyen de l'air lm.
δ < lmPour l'air, l'ordre de grandeur de lm est 0,1 µm.
Les matériaux actuellement étudiés qui répondent à ce critèresont les aérogels et kérogels de silice.
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaque - Perspectives et prospective - 3. Vers des sauts technologiques 7
Avec ce type de matériau, des conductivités thermiques del'ordre de 15 mW/mK peuvent être obtenues dans lesconditions ambiantes.
Ces matériaux devront être aussi emballés pour éviter tousrisque d'adsorption d'eau ou de polluants qui dégraderont lesperformances.
Une description plus détaillée des transferts thermiques àtravers ces matériaux est fournie en annexe.
Le développement de ce type de produit dans le domaine dubâtiment est possible si leur coût de fabrication diminue. D'oreset déjà, ces produits peuvent apporter des solutions dans lecas des points singuliers comme les ponts thermiques. Ilspourraient aussi être utilisés lorsque les épaisseurs disponiblespour mettre en place un système d'isolation sont faibles ; dansle cas de la réhabilitation par exemple.
Par ailleurs, l'utilisation éventuelle de ces produits entraînerades modifications importantes en ce qui concerne lerenouvellement d'air et le confort car la perméabilité à l'air deces produits est nulle. En effet, ils sont tous emballés dans desenveloppes étanches.
3.2 Les matériaux à changement de phase
Les matériaux à changement de phase ont été largementétudiés dans le cadre du stockage de l'énergie solaire à la findes années 70 et au début des années 80. Depuis le début desannées 90, ces matériaux sont réapparus mais cette fois leurutilisation a pour objectif l'amélioration du confort par unerégulation passive.
Les matériaux à changement de phase sont des matériaux quiabsorbent, stockent ou libèrent de la chaleur quand ilschangent d'état. Quand la température d'une pièce est au-dessus de la température de transition du matériau, il fond etabsorbe de la chaleur. Quand la température d'air décroît, lematériau à changement de phase libère de la chaleur etretourne à l'état solide.
Ces matériaux permettent donc d'améliorer "l'inertie" des paroislégères et de maintenir une température plus stable à l'intérieurdu bâtiment. Dans certaines régions, ils pourraient permettrede supprimer le besoin de systèmes d'air conditionné.
Par analogie électrique, la paroi n'est plus seulement unerésistance R, elle devient un composant RC, ou RCR …, C représentant la capacité introduite par le matériau àchangement de phase.
Ces matériaux peuvent être soit dispersés, sous forme decapsules, dans une matrice (plâtre, béton, brique …) ou placésentre deux composants. Leur utilisation est aussi envisagéeavec les planchers chauffants/rafraîchissants.
Les principaux matériaux à changement de phase utilisésactuellement sont les sels hydratés, la paraffine et les acidesgras. Avec de tels produits, il faudra veiller au risque decorrosion, étudier le problème de l'incendie et du dégagementd'odeur.
Un autre point important sera de trouver la température detransition adaptée pour un climat ou une région donnée.
Isolation Thermique
8 Performances énergétiques des éléments opaques - Perspectives et prospective - 3. Vers des sauts technologiques
La conductivité thermique d'un isolant peut-être représentéecomme 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)
La conductivité équivalente résultant du transfert parconduction dans les deux phases (solide, gaz) peut êtredécrite par une combinaison linéaire (modèle parallèle) de leurcontribution respective pondérée :
ε est la porosité du matériau.
La porosité des isolants étant très élevée, proche de 90 %, lacontribution de la phase gazeuse est dominante.
La conductivité d'un gaz dépend d'une part de la pressiontotale P et d'autre part de son confinement dans des cavitésdont la taille caractéristique d est inférieure au libre parcoursmoyen (effet Knudsen).
La contribution du transfert par conduction gazeuse lg dans lesmilieux confinés est décrite par la relation de KNUDSEN :
est le nombre de KNUDSEN et A une constante.
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 lescellules.
A est une constante proche de 1
La conductivité λg du gaz est corrigée pour tenir compte desinteractions gaz/paroi ; si Kn augmente, la conduction gazeusediminue.
δ= m
nlK
n
0gg AK21+
λ=λ
( ) sggs 1 λε−+ελ=λ +
rgse λ+λ=λ +
Le libre parcours moyen des molécules est défini par la formulesuivante :
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 est la porosité
Sa la surface spécifique (m²/g)
ρ la masse volumique du matériau (kg/m3).
En intégrant les équations précédentes, on obtient :
Cette formulation a l'avantage de faire apparaître les troisparamètres 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 descavités. Quant à l'effet de la température, il est plus difficile àutiliser, car il est contrebalancé par le transfert radiatif.
Sur la figure 1, nous constatons que pour atteindre uneconductivité équivalente de 10 mW/mK avec les isolantsactuels (cavités de 100 µm environ), il faut appliquer un videpartiel inférieur à 0,001 bar, ce qui est très difficile et coûteux.Pour des matériaux ayant des cavités de 1 µm ; le vide partielnécessaire n'est plus que de l'ordre de 0,05 bar. Enfin avec descavités de 0,1 µm, la valeur de 15 mW/mK est atteinte à lapression atmosphérique, dans ce cas il n'y a pas de risque devieillissement par diffusion de l’air par l’intérieur.
PTA21
0gg
⋅δ+
λ=λ
aS⋅ρε
=δ
Pd2Tl 2g
m⋅⋅π⋅
⋅σ=
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments opaque - Perspectives et prospective - Annexe. Conductivité thermique équivalente 9
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.00001 0.00010 0.00100 0.01000 0.10000 1.00000
Pression (bar)
1 cm
1 mm
100 µm
10 µm
1 µm
0.1 µm
Taille des cavités
Figure 1. Conductivité thermique de l’air en fonction de la taille des cavités qui l’emprisonnent
Conductivité thermique équivalenteAnnexe
Con
duct
ivité
ther
miq
ue W
/m.k
ISOLATION THERMIQUE
ÉlémentstransparentsG
uid
e t
ech
niq
ue
1. Rappel des notions d’optique . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Comportement d’un corps face au rayonnement . . . . . 11.2 Propriétés lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3 Propriétés énergétiques et facteur solaire g . . . . . . . . 21.4 Propriétés géométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.5 Calcul des facteurs optiques lumineux,
énergétiques et solaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.6 Glossaire optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2. Fiches Baies vitrées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Fiche B-1 FenêtresFiche B-1.1 Fenêtres de façadeFiche B-1.2 Fenêtres de toitFiche B-2 Fenêtres à isolation pariéto-dynamiqueFiche B-3 Blocs baieFiche B-4 Façades légèresFiche B-4.1 Façades légères classiquesFiche B-4.2 Systèmes constructifs VEP et VECFiche B-4.3 VEA - Verre Extérieur AttachéFiche B-4.4 Façade double peauFiche B-4.5 Façade respiranteFiche B-4.6 Verre profilé ou mouléFiche B-5 VerrièresFiche B-6 Éclairants de toitFiche B-7 Vérandas
3. Fiches Composants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Fiche C-1.11 Vitrage simpleFiche C-1.12 Vitrage simple - Verre feuilletéFiche C-1.13 Vitrage simple - Cristaux liquidesFiche C-1.21 Vitrage isolant- double vitrageFiche C-1.22 Vitrage isolant- triple vitrage verreFiche C-1.23 Vitrage isolant- double vitrage + films tendusFiche C-1.24 Vitrage isolant transparentsFiche C-1.3 Vitrage ChauffantFiche C-1.4 Vitrage OrganiqueFiche C-1.5 Produits en polyester renforcé verre (PRV)Fiche C-1.6 Éléments de remplissage vitrés opaquesFiche C-3 Menuiseries
Fiche C-3.1 Menuiserie boisFiche C-3.2 Menuiserie PVCFiche C-3.3 Menuiserie aluminiumFiche C-3.4 Menuiserie acierFiche C-3.5 Menuiserie mixteFiche C-4 Fermetures, stores et coffresFiche C-4.1 FermeturesFiche C-4.2 StoresFiches C-4.3 Coffres de volets roulants
4. Fiches produits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77Fiche P-1.1 Verre clairFiche P-1.2 Verre TeintéFiche P-1.3 Verre à couchesFiche P-1.4 Verre extra-clairFiche P-1.5 Verre émailléFiche P-1.6 Verres opacifiésFiche P-2 Couches : Techniques de fabricationFiche P-3.1 Films de protection solaireFiche P-3.2 Films de "sécurité"Fiche P-3.3 Films anti-décolorationFiche P-3.4 Films basse émissivitéFiche P-4 GazFiche P-5 Intercalaires
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments transparents - État de l’art - Sommaire 1
S O M M A I R E
Performances énergétiques des éléments transparents
État de l’art
1.1 Comportement d'un corps face au rayonnement.
Tout matériau recevant un rayonnement de longueur d'onde λse comporte de trois façons différentes :– il peut réfléchir le rayonnement : la longueur d'onde n'est
généralement pas modifiée, sauf dans certains casparticuliers comme la fluorescence.
– il peut transmettre le rayonnement : la longueur d'onderestera aussi la même et, dans ce cas comme dans leprécédent, la présence du rayonnement est sans incidencesur l'évolution de la température du matériau.
– il peut absorber le rayonnement, sa température tend alorsà augmenter et à devenir supérieure à celle del'environnement : il y a alors émission d'un rayonnement àgrande longueur d'onde dont le spectre dépend destempératures du matériau.
1. Rappel des notions de base d'optique
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 despropriétés de la surface recevant le rayonnement incident.
– le facteur de transmission τ est le rapport du flux transmis auflux incident. Il dépend du matériau, de sa structure et del'épaisseur traversée.
– le facteur d'absorption α est le rapport du flux absorbé auflux incident. Il est le complément à un des deuxprécédents.
Pour classer les verres et les vitrages, il est nécessaire de lescomparer au niveau optique et thermique (transmissionlumineuse, transmission énergétique, facteur solaire ettransmission thermique).
La plus ou moins grande transparence d'un vitrage au fluxsolaire sera influencée principalement par la nature du verre debase, de son épaisseur et de sa couleur. Le rayonnementsolaire au niveau du sol est composé d'environ 3% d'ultraviolet,42% de lumière visible et 55% d'infrarouge. Le spectre solairecouvre la gamme de 300 à 2500 nanomètres à l'intérieurduquel se situe le spectre visible entre 380 et 780 nanomètres.Le rayonnement ultraviolet (U.V.) s'étend de 282,5 à 377,5nanomètres et le rayonnement proche infrarouge de 780 à2500 nanomètres (figure 1).
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
500 1000 1500 2000 2500
0
500
1000
1500
2000 U.V. Proche Infrarouge Visible
Figure 1 : Intensité de l'émission solaire reçue au sol en fonction de la longueur d'onde.
Longueur d'onde (nm)
Inte
nsité
du
rayo
nnem
ent
(W/m
²)
Les milieux transparents, comme les vitrages, sont caractériséspar trois propriétés : la transmission, la réflexion et l'absorption.
La réflexion est une propriété qui dépend de l'interface entre lematériau et le milieu dans lequel il se trouve. L'absorption estune propriété intrinsèque du matériau. La transmission est lapartie restante du rayonnement incident. En effet, une loi simpleréunit ces trois propriétés :
transmission + absorption + réflexion = 1
τ + α + ρ = 1
Pour les produits à couches, on parle de réflexion face coucheou réflexion face verre car il y a dissymétrie. La transmissionreste inchangée, quel que soit le sens de l'incidence, mais laréflexion et l'absorption sont affectées par le sens del'incidence.
Les caractéristiques fonctionnelles d'un vitrage dans ledomaine 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 dansle calcul des besoins en éclairage artificiel du bâtiment.
2 le facteur de transmission totale de l'énergie solaire oufacteur solaire g (somme de la transmission solaire directeet de la fraction d'énergie réémise vers l'intérieur) estdéterminant pour le calcul des charges de chauffage et declimatisation.
3 le coefficient de transmission thermique U (quantité dechaleur transmise par unité de surface pendant une unité detemps en régime stationnaire pour une différence detempérature de 1.K) est la caractéristique traditionnellepermettant le calcul des déperditions thermiques.
1.2 Propriétés lumineuses
A partir des caractéristiques spectrales du domaine visible, eten prenant en compte la sensibilité de l'œil humain, ondétermine les caractéristiques lumineuses en transmission (τv),réflexion (ρv) et absorption (αv) (figure 2).
Figure 2 : Propriétés lumineuses.
ρv αv τv
1.3 Propriétés énergétiques et facteur solaire g
Comme dans le domaine lumineux, les caractéristiquesénergétiques sont déterminées à partir des données spectralesen transmission (τe), réflexion (ρe) et absorption (αe) mais enconsidérant le spectre solaire. L'énergie absorbée estredistribuée de part et d'autre du vitrage (qe et qi) (figure 3).
Le facteur solaire g est défini comme étant la proportion du fluxénergétique que le vitrage laisse passer par rapport au fluxénergétique incident. Le facteur solaire est la somme de lapartie transmise du flux énergétique et de la partie absorbéeréémise vers l'intérieur du local (qi).
Figure 3 : Propriétés énergétiques.
1.4 Propriétés géométriques
Pour comparer les propriétés lumineuses et énergétiques desvitrages, les mesures sont réalisées avec un éclairage incidentnormal à la surface du vitrage à étudier. L'utilisation d'unesphère d'intégration permet de recueillir tout le flux qui traversele vitrage (hémisphérique). Ce flux transmis peut être séparé enflux direct et flux diffus. Cette notion de flux diffus estimportante pour quantifier les vitrages comme le verre dépolioù le flux en transmission est principalement composé dediffus.
Direct + Diffus = 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 normale/hémisphérique
∑ ∆
∑ ∆
=λλ
λ
λλ
λλ
λλ τ
τ21
21
D
D nhnhv
τ nhv
ρe
αe
τe
qe qi
Isolation Thermique
2 Performances énergétiques des éléments transparents - État de l’art - 1. Notions d’optique
Diffus
Direct
Hémisphérique
Facteur de transmission directe de l'énergie solaire normale/hémisphérique
Facteur de réflexion directe de l'énergie solaire normale/hémisphérique
Facteur solaire g
qi dépend de l'émissivité et l'absorption du vitrage ainsi quedes conditions extérieures (température ventilation..)
Les bases de sommation λ1 et λ2 sont les suivantes (en µm) :
Domaine lumineux, , : λ1 = 0,38 λ2 = 0,78
Domaine énergétique, , : 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 descaractéristiques lumineuses et solaires des vitrages".
1.6 Glossaire optique
Le tableau ci-dessous présente les nouvelles dénominationsdes facteurs optique et thermiques qui sont utilisées dans lesnormes européennes EN 410 (Optique) et EN 376 (Thermique).
Ancienne dénomination
Nouvelle dénomination
K U Déperdition ou transmission
thermique (W/m²K)
S g facteur de transmission totale
de l’énergie solaire ou facteur solaire
Symbole Français λ longueur d’onde
τ(λ) facteur de transmission spectrale τv facteur de transmission lumineuse τe facteur de transmission directe de l’énergie solaire τuv facteur de transmission de l’ultraviolet
ρ(λ) facteur de réflexion spectrale ρv facteur de réflexion lumineuse ρe facteur de réflexion directe de l’énergie solaire αe facteur d’absorption directe de l’énergie solaire
g facteur de transmission totale de l’énergie solaire ou facteur solaire
Φe flux énergétique solaire incident qi facteur de réémission thermique vers l’intérieur qe facteur de réémission thermique vers l’extérieur he coefficient d’échange thermique extérieur hi coefficient d’échange thermique intérieur ε émissivité corrigée Λ conductance thermique Sλ répartition spectrale relative du rayonnement solaire
Uλ répartition spectrale relative du rayonnement ultraviolet solaire
Dλ répartition spectrale relative de l’illuminant normalisé D65
D65 illuminant normalisé D65 Ra Indice général de rendu des couleurs
ρnheτ
nhe
ρnhvτ
nhv
qg ie += τ
λ
λρρ
λλ
λλ λλ
∆∑
∑ ∆=
S
Snhnhe 2
1
21
ρnhe
λ∆
λ∆τ=
λλ
λ
λ λλ
∑
∑τ
S
S
2
1
2
1
nhnh
e
τnh
e
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments transparents - État de l’art - 1. Notions d’optique 3
Fiche B-1 FenêtresFiche B-1.1 Fenêtres de façadeFiche B-1.2 Fenêtres de toitFiche B-2 Fenêtres à isolation pariéto-dynamiqueFiche B-3 Blocs baieFiche B-4 Façades légèresFiche B-4.1 Façades légères classiquesFiche B-4.2 Systèmes constructifs VEP et VECFiche B-4.3 VEA - Verre Extérieur AttachéFiche B-4.4 Façade double peauFiche B-4.5 Façade respiranteFiche B-4.6 Verre profilé ou mouléFiche B-5 VerrièresFiche B-6 Éclairants de toitFiche B-7 Vérandas
2. Fiches Baies vitrées
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments transparents - État de l’art - 2. Fiches baies vitrées 5
Typologie :
Matériaux :
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées
Fenêtres de façadesPe
rform
ance
s Éne
rgét
ique
s des
Élé
men
ts tra
nspa
rent
sB-1.1
· Fenêtre à la française· Fenêtre pivotante· Fenêtre oscillo-battante· Fenêtre basculante
· Fenêtre à soufflet· Fenêtre coulissante· Fenêtre à l'italienne· Châssis fixe
Profils- Bois- Acier- Aluminium- PVC
Remplissage- Simple vitrage- Vitrage isolant
Performances thermiques :
Selon les Règles TH-U, le coefficient Uw de la fenêtre est obtenupar :
[W/(m².K)]
avecUg : 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
recouvrement, vue des deux côtés de la paroi, en m2
lg : plus grande somme des périmètres visibles du vitrage, vusdes deux côtés de la paroi, en m.
Pour un même type de vitrage, la fenêtre est d'autant plusperformante que sa menuiserie est plus isolante. Dans l'ordredes 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 sontprogressivement abandonnées en raison de déperditionsexcessives et de condensations superficielles en hiver.
L'influence directe du coefficient Uf de la menuiserie estlégèrement tempérée par celle du rapport de clair du vitrage.
Ce rapport est d'autant plus grand que les dimensions du vantailsont plus importantes, et que le matériau constitutif des profilsest plus rigide.
fg
ggffggw AA
lAUAUU
+
Ψ++=
Figure B.1.1.1 - Classification selon le mode d’ouverture des chassis
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées
Performances thermiques des fenêtres actuelles :
Valeurs usuelles du rapport de clair
Nature de la menuiserie Bois Métal avec
coupure thermique
PVC
Fenêtres et portes-fenêtres battantes : - fenêtres - portes-fenêtres avec soubassement - portes-fenêtres sans soubassement
0,66 0,60 0,71
0,66
0,71
0,62 0,57 0,65
Fenêtres et portes-fenêtres coulissantes : - fenêtres - portes-fenêtres sans soubassement
0,71
0,74 0,80
0,69 0,74
Vérandas 0,74 0,80 Fenêtres et châssisde bâtiments industriels 0,80
· Le type d'ouvrant influe sur les performances thermiques : leslargeurs développées des profils sont plus importantes pour les
châssis coulissants, donc les déperditions accrues.
Compte tenu des différents facteurs énoncés, les coefficients detransmission thermique des fenêtres nues équipées de différentstypes de vitrages courants se situent dans les gammesprésentées 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 PerformanceV3 - 4+16+4 type B Ug = 1,6 W/(m².K)
Coefficients de transmission thermique Uw de fenêtres courantes
Matériau Nature de la menuiserie Vitrage V1 Vitrage V2 Vitrage V3
Bois Fenêtres et portes-fenêtres battantes - fenêtres - portes-fenêtres sans soubassement
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
Bois Fenêtres et portes-fenêtres coulissantes - fenêtres - portes-fenêtres sans soubassement 2,70 à 2,90 2,00 à 2,30 1,80 à 2,10
Aluminium à coupure thermique
Fenêtres et portes-fenêtres battantes - fenêtres - portes-fenêtres sans soubassement
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
Aluminium à coupure thermique
Fenêtres et portes-fenêtres coulissantes - fenêtres - portes-fenêtres sans soubassement
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
PVC Fenêtres et portes-fenêtres battantes - fenêtres - portes-fenêtres sans soubassement
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
PVC Fenêtres et portes-fenêtres coulissantes - fenêtres - portes-fenêtres sans soubassement
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 laNRT :- 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 fréquemmentmentionnés • Gestion des déchets - le bois peut être recyclé ou incinéré, quant à l'aluminium et au
PVC ils peuvent être recyclés; les solutions techniquesexistent mais le problème essentiel reste le tri et la collectedes ces constituants lors de la démolition.
- pour les autres constituants comme les joints d'étanchéité oules intercalaires, on ne dispose pas d'information. Mais lefaible volume de joints et surtout la difficulté de l'opération dedépose sont un obstacle, du point de vue économique, aurecyclage.
- les gaz rares (Argon), très rarement utilisés, pourraient êtrerecyclés.
• 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.
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées
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 vitragessont plus élevés qu'en position verticale :
- double vitrage clair 4+8+4 Ug = 3,5 W/(m².K)
4+12+4 Ug = 3,4 W/(m².K)
- double vitrage type B 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
Perfo
rman
ces É
nerg
étiq
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lém
ents
trans
pare
nts
B-1.2
• Avec les dimensions et les types de menuiseries les plus courantes, en inclinaison < 60° :
- double vitrage clair Uw = 2,80 à 3,50 W/(m².K)- double vitrage peu émissif Uw = 1,80 à 2,70 W/(m².K)
• Avec store d'occultation :
- double vitrage clair Uw = 2,40 à 3,10 W/(m².K)- double vitrage peu émissif Uw = 1,70 à 2,50 W/(m².K)
• Avec volet roulant (∆R = 0,14 m2.K/W) :
- double vitrage clair Uw = 2,20 à 3,10 W/(m².K)- double vitrage peu émissif Uw = 1,70 à 2,50 W/(m².K)
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées
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 lesvitrages, au moyen d'orifices aménagés dans la menuiserie.
Dans les versions les plus performantes de ces composants, lamenuiserie est en PVC, et la partie vitrée constituée d'un simplevitrage et de deux survitrages ouvrants côté intérieur,ménageant ainsi deux lames d'air ventilées.
Un volet roulant PVC peut ménager, de nuit, une troisième lamed'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 duvitrage, et est donc préchauffé.
Le vitrage peut être considéré comme un échangeur sur l'air,dont l'efficacité dépend du débit surfacique traversant levitrage.
En contrepartie, les déperditions thermiques au travers du verreintérieur sont sensiblement accrues, par rapport au cas dumême vitrage sans circulation d'air.
Un avantage du système est la diminution des courants d'airfroids dus aux entrées d'air.
La méthode de calcul des déperditions est en coursd’adaptation aux règles Th-C.
Le fonctionnement permanent de la ventilation mécanique estnécessaire pour éviter l'apparition de condensations à l'intérieurdu vitrage.
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B-2
Fenêtre à isolation pariéto-dynamique
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées
Blocs baie
Le bloc-baie est un ensemble intégré comprenant la fenêtre oula porte-fenêtre, le volet roulant et son coffre, prêt à installerdans l'ouverture de la paroi.
Il existe des blocs-baies comportant des éléments aluminium,mais les produits les plus connus sur le marché sont réalisésintégralement en PVC.
Les blocs-baies en PVC font l'objet d'une certificationNF/CSTBat.
Les performances thermiques de ces composants peuventdonc être appréciées globalement sous forme d'un U jour-nuitintégrant les déperditions du coffre de volet roulant.
Les volets roulants associés sont de classe 4 (faibleperméabilité).
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 Ubb,jn = 1,6 à 1,8 W/(m².K)
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B-3
Bloc baie
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées
Façades légères
Par opposition aux façades traditionnelles constituéesd'éléments porteurs lourds (béton ou maçonnerie), danslesquelles les éléments transparents sont du type fenêtreprécédent, la façade légère est constituée d'éléments nonporteurs fixés sur une structure métallique.
Les façades légères sont séparées en trois types, selon leurposition 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 avantdes nez de planchers.
- façade panneau, située entièrement entre les planchers.
� Façades panneauxElles sont réalisées à partir d'un bâti dormant, très généralementmétallique, fixé sur le gros œuvre. Les cadres ainsi réalisés sontdestinés à recevoir tous types de châssis ouvrants, fixes ouéléments de remplissage. La technologie de ces panneaux defaçades est identique à celle des fenêtres métalliques vuesdans la fiche B1.� Façades rideauxDeux systèmes sont utilisés : le système de type " panneaux " etle système de type " grille ".
Le système " panneaux ", aujourd'hui peu utilisé, se composed'éléments de façade cadre et remplissage intégralementfabriqués en usine, et fixés sur les planchers.
Dans le système " grille ", le plus courant, la façade estcomposée de profils montants rigides et de traverses délimitantles éléments de remplissage, fixés sur ces profils.
Plusieurs systèmes constructifs sont utilisés en façade rideaugrille - 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"
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B-4
Types de façades légères
Façades panneau
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées
Calcul du coefficient U moyen des façades
Le coefficient de transmission thermique moyen d'un élément de tramed’une façade rideau est calculé par :
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
recouvrement, vue des deux côtés de la paroi, en m2;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);
Protection solaire des façades légères
Les stores extérieurs - qui sont les plus performants - sont trèsrarement utilisés en France sur les façades légères.
Il est fait appel à trois systèmes de protection solaire :a) Vitrage isolant réfléchissant + stores intérieursb) Vitrages isolants ou respirants avec store intégré, vénitien ou à
enroulementc) 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 cesdifférentes techniques.
Cependant, les vitrages fortement réfléchissants sont actuellementmoins prisés des architectes, ce qui limite l'efficacité de systèmes detype a).
∑∑ ∑∑∑∑
++
Ψ+Ψ+++=
)AAA(llAUAUAU
Upfg
ppggppffggcwi
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées
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). Leséléments de remplissage sont maintenus en position par calagedans les feuillures des profils et par les profilés serreursextérieurs (3), qui sont habillés par un capot clipsé (4).
Les profils des montants et traverses, massifs, ont une largeurdéveloppée intérieure importante, qui conduit à desconductances linéiques élevées en l'absence de coupurethermique.
Diverses dispositions sont prises pour assurer une rupture depont 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 sanschâssis) Ug = 2,9 W/(m2.K)
trame 1,5 x 1,6 m Ucwi = 3,4 W/(m2.K)
- Capot et serreur sans coupure thermiqueUf1 = 8 W/(m2.K),
double vitrage classique 6+10+6 Ug = 2,9 W/(m2.K)
en châssis métallique sans coupure thermiqueUf2 = 5 W/(m2.K)
trame 1,5 x 1,6 m Ucwi = 4 W/(m2.K)
- Capot et serreur avec coupure thermique Uf = 4 W/(m2.K)
double vitrage 6+16+6 peu émissif + argonUg = 1,4 W/(m2.K)
en châssis métallique avec coupure thermiqueUf = 2,5 W/(m2.K)
trame 1,2 x 1,2 m Ucwi = 2,2 W/(m2.K)
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B-4.1
Figure B-4.1.1 - Systèmeconstructif avec capot et
serreur
Figure B-4.1.2 - Système avec rupture de pont thermique
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées
Systèmes constructifs VEP et VEC
De conceptions assez voisines, les systèmes VEP (Verreextérieur Pareclosé) et VEC (Verre Extérieur Collé) sedistinguent par l'aspect et le mode de fixation des volumesverriers :
en VEP : (fig. B-4.2.1)
ils sont maintenus par des pattes d'attache et une parecloseextérieure sur toute leur périphérie : la façade apparaît tramée
en VEC : (fig. B-4.2.3)
ils sont maintenus par collage sur toute leur périphérie sur lescadres dormants fixés à l'ossature; des organes ponctuels desécurité sont obligatoires en cas de défaillance du collage ; lafaçade est lisse
Performances thermiques :
Bien que la plus grande partie de la masse métallique soit ducôté intérieur, les jonctions entre volumes verriers présententdes points faibles thermiques :
- dans le système VEP, la tranche des vitrages isolants est"shuntée" thermiquement par le cadre dormant, en continuitémétallique plus ou moins directe avec la pareclose extérieure
- dans le système VEC, la tranche des vitrages isolants estgénéralement directement exposée à l'ambiance extérieure, viacependant des interstices réduits où les échanges thermiquessont limités; un profilé d'étanchéité limitant la profondeur depénétration de l'air extérieur entre les vitrages joue un rôlefavorable.
On distingue les vitrages VEC dits " bordés "( fig. B-4.2.3), où lecadre se prolonge jusqu'à la face extérieure du vitrage, et " nonbordés " (fig B-4.2.4), ces derniers étant plus favorables sur leplan thermique.
Les profils destinés à recevoir des vitrages respirants de forteépaisseur présentent des déperditions linéiques plusimportantes.
Exemples de performances :
Profil VEC classique, sans dispositions particulièresUf = 7 à 9 W/(m2.K)
Profil VEC avec protection thermique vinyliqueUf = 2,4 à 4,5 W/(m2.K)
Les performances moyennes de la façade dépendent largementde celle des remplissages et des ouvrants.
Il est de plus en plus fait appel à des vitrages performants (peuémissifs type B avec Air ou Argon, Ug = 1,6 à 1,2 W/(m².K).
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B-4.2
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)
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées
VEA - Verre Extérieur Attaché
Le VEA est une technique de mise en œuvre de produits verriersconstituant l'enveloppe extérieure de bâtiments et qui faitintervenir, pour ces éléments verriers, au moins un dispositif defixation mécanique ponctuel, traversant ou non.
Il s'agit de façades généralement entièrement vitrées,constituées de panneaux verriers munis de garnituresd'étanchéité entre vitrages.
La technique VEA s'applique fréquemment en simple vitrage.
Dans le cas de vitrages isolants, les points singuliers sontconstitués essentiellement par les attaches traversantes. Unélément verrier comporte en général 4 ou 6 points d'attache, quiconstituent un pont thermique structurel.
Des verres à couche faiblement émissive peuvent être utilisés enVEA. Les applications actuelles sont réalisées avec des couchesde type pyrolitique.
Le coefficient de transmission thermique surfacique d'un élémentde VEA est obtenu par :
U = Ug + (n.χ + Ψ.P)/A [W/m².K]χ étant le coefficient de transmission ponctuel d'une attache
[W/K]n le nombre d'attachesΨ le coefficient de transmission thermique linéique périphérique
dû à l'intercalaire, comme pour les vitrages isolantsclassiques
P le périmètre du vitrage
Exemples de valeurs du coefficient de transmission ponctueld'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
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B-4.3
Attache VEA (doc. PILKINGTON)
Isolation Thermique Performances énergétiques des éléments transparents - États de l’art - 2. Fiches baies vitrées
Façade double peau
Souvent implantée en façade de type semi-rideau, la façadedouble peau est constituée de deux vitrages indépendants,généralement :- un simple vitrage extérieur- un vitrage isolant intérieur
L'espace entre vitrages (inter-espace) peut être de 0,30 m à 1 m.
Sa protection solaire est assurée par un store vénitien ou àenroulement, soit tendu dans l'espace entre vitrages, soitintégré au vitrage isolant intérieur.
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B-4.4
Ses avantages sont une isolation améliorée par la présence duvitrage extérieur, ainsi qu'une bonne capacité de récupérationdes apports solaires en hiver.
Ses contraintes particulières sont les risques de condensationspouvant être engendrés par des fuites de l'air intérieur versl'inter-espace, ainsi que les risques de surchauffe d'été dessurfaces situées dans l'inter-espace.
Il est donc en général nécessaire de ventiler, l'inter-espace surl'extérieur, de manière naturelle ou mécanique, la peauintérieure devant être la plus étanche possible pour éviter lesrisques 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 dépendentfortement 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 résistancethermique additionnelle de l'ordre de 0,10 m².K/W si l'espaceest ventilé.
Le facteur solaire d'une double peau peut être très performant,la ventilation permettant d'éliminer en grande partiel'échauffement de l'inter-espace dû à la présence du store.
Un facteur solaire inférieur ou égal à 0,15 peut être obtenu avecce système.
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Façade respirantePe
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Le vitrage respirant constitue une conception alternative à celledu vitrage isolant scellé.
L'espace d'air entre les verres est mis en communication avecl'extérieur par de petits orifices calibrés, situés à un seul niveau(bas ou haut), assurant un équilibre avec la pression de vapeurextérieure. La durée de vie de ce vitrage est donc indéfinie.
Le vitrage n'est pas ventilé, et ses performances sontéquivalentes à celles d'un vitrage scellé, il est seulement"respirant ".
En contre-partie, il subsiste un risque d'embuage, au moinsmomentané, si les orifices d'équilibrage sont insuffisants.
Un avantage du vitrage respirant est de ne pas se mettre enpression sous l'effet de l'échauffement. Il permet donc deréaliser de petits volumes, avec un espace d'air important,même avec des verres épais, et d'intégrer un store entre lesverres.
Les verres peuvent être revêtus de couches faiblementémissives uniquement de type pyrolitique, plus résistantes auxeffets de l'humidité.
Le vitrage respirant, avec couche faiblement émissivepyrolitique, peut présenter un coefficient Ug de l'ordre de 1,5 W/(m².K). La présence d'un store intégré déployé le réduit à1,4 W/(m².K), ou moins si le store présente lui-même une facefaiblement émissive.
Les menuiseries associées aux vitrages respirants peuvent êtreen PVC ou en aluminium à coupure thermique. Les profiléscorrespondants sont plus volumineux que ceux utilisés envitrage isolant, et se situent dans les gammes hautes desvaleurs de Um associées à ces produits.
Performances thermiques :
Le vitrage respirant, avec couche faiblement émissivepyrolitique, peut présenter un coefficient Ug de l'ordre de 1,5 W/(m².K). La présence d'un store intégré déployé le réduit à1,4 W/(m².K), ou moins si le store présente lui-même une facefaiblement émissive.
Les menuiseries associées aux vitrages respirants peuvent êtreen PVC ou en aluminium à coupure thermique. Les profiléscorrespondants sont plus volumineux que ceux utilisés envitrage isolant, et se situent dans les gammes hautes desvaleurs de Um associées à ces produits.
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Verre profilé ou mouléPe
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Le verre profilé ou moulé appartient à la gamme des systèmesarchitecturaux traditionnels de façade.
Il s'agit de verres coulés, profilés généralement en U, dont uneface peut être granitée.
Leur avantage est de présenter une forte résistance auxcontraintes mécaniques (résistance aux chocs, au vent, au feu).
Le verre profilé peut être assemblé en double paroi, enassociant symétriquement deux profils (Ug de l'ordre de 2,7 W/(m².K)).
Verre profilé (doc. PILKINGTON)
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VerrièresPe
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Les verrières sont des ouvrages inclinés associés à laconstruction, généralement de grandes dimensions. Les pansdes verrières, constitués de montants (chevrons), sont diviséspar des traverses.
A l'origine, les verrières étaient réalisées en acier et en verre.
Elles sont aujourd'hui généralement montées en aluminium, enraison de sa légèreté et de sa durabilité, associé ou non à unestructure porteuse en acier.
La technologie utilisée est celle des façades légères, type capotet serreur ou VEC, avec des profilés de forte inertie.
Les profils sont de plus en plus systématiquement à coupurethermique.
Ils doivent assurer l'évacuation des eaux de pluie et decondensation.
La présence d'une verrière introduit différents types de profilsde raccordement au gros-œuvre ou aux murs-rideaux, ainsiqu'entre éléments de verrière situés dans des plans différents,qui présentent des déperditions supplémentaires relativementimportantes.
Le remplissage, initialement fréquemment réalisé en verre armésimple, est actuellement généralement en double vitrage. Leverre intérieur doit être feuilleté.
Les verres sont plus épais qu'en façade, pour assurer larésistance à la charge de neige.
Toutes les couches peu émissives peuvent être utilisées.
La position inclinée du vitrage accroît le coefficient detransmission thermique :
- double vitrage clair
6+8+44.2 Ug = 3,5 W/(m².K)
6+12+44.2 Ug = 3,4 W/(m².K)
- double vitrage
6+12+44.2
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 unfort ensoleillement, générant facilement des surchauffesintérieures. Une protection solaire est donc en généralindispensable.
Les risques de casse thermique, l'échauffement des joints descellement des vitrages isolants ainsi que des verres feuilletésintérieurs constituent des limites techniques fortes pour le choixdes solutions.
Par ordre d'efficacité décroissante :- les brise-soleil horizontaux- les stores extérieurs mobiles peuvent être utilisés dans
certains casg = 0,10 à 0,15
- les vitrages réfléchissants, ou sérigraphiés,- les films réfléchissants collés extérieurs, de moindre durée
de vieg = 0,25 à 0,60
- les stores intérieurs réfléchissants constituent encore uneprotection 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
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Éclairants de toitPe
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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
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VérandasPe
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La véranda est un ensemble menuisé et vitré accolé aubâtiment, permettant de créer un espace tampon entrel'intérieur et l'extérieur utilisable en permanence.
Cet espace peut être chauffé ou non. Il doit être correctementventilé pour éviter les condensations: ventilations naturelleshaute et basse, ventilation mécanique associée ou non à celledu bâtiment.
Avec l'utilisation du matériau aluminium, ces constructions sontà nouveau en plein essor, avec un marché en croissanceconstante.
La structure porteuse est généralement en aluminium, parfois enPVC.
Elle comporte de multiples profils parfois massifs : angles,pannes sablière et faîtières, traverses. Ces profils sontactuellement réalisés avec coupure thermique pour réduire lesrisques 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 lesdéperditions du logement.
Protection solaire des vérandas
Espace presque totalement vitré, la véranda nécessite desprotections solaires bien adaptées pour être utilisable en été etmême 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 desprotections solaires bien adaptées pour être utilisable en été etmême 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
Fiche C-1.11 Vitrage simpleFiche C-1.12 Vitrage simple - Verre feuilletéFiche C-1.13 Vitrage simple - Cristaux liquidesFiche C-1.21 Vitrage isolant - double vitrageFiche C-1.22 Vitrage isolant - triple vitrage verreFiche C-1.23 Vitrage isolant - double vitrage + films tendusFiche C-1.24 Vitrage isolant transparentsFiche C-1.3 Vitrage ChauffantFiche C-1.4 Vitrage OrganiqueFiche C-1.5 Produits en polyester renforcé verre (PRV)Fiche C-1.6 Éléments de remplissage vitrés opaquesFiche C-3 MenuiseriesFiche C-3.1 Menuiserie boisFiche C-3.2 Menuiserie PVCFiche C-3.3 Menuiserie aluminiumFiche C-3.4 Menuiserie acierFiche C-3.5 Menuiserie mixteFiche C-4 Fermetures, stores et coffresFiche C-4.1 FermeturesFiche C-4.2 StoresFiches C-4.3 Coffres de volets roulants
3. Fiches Composants
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments transparents - État de l’art - 3. Fiches composants 35
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Vitrage simple
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 sontprésentées dans le tableau C-1.1.1.2 ci-dessous. Pour lesverres teintés ou à couches montés en simple vitrage, lescaractéristiques acoustiques sont identiques à celle d'un simplevitrage.
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C-1.1.1
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U (W/m²K) R dB(A)
v e v e v e v e Route Rose
90 85 8 7 8 7 2 8 0,84 0,84 87 5,9
27 29
Tableau C-1.1.1.2 - Caractéristiques acoustiques du simple vitrage
Épaisseur (mm)
Poids (kg/m²)
RRoute
(dB(A) RRose
(dB(A) RRoute,fenêtre
(dB(A)
3 7,5 24 27 24-27 4 10 27 29 27-28 5 12,5 28 29 28-30 6 15 29 31 29-32 8 20 30 32 30-34 10 25 31 33 31-35 12 30 32 35 32-36 15 37,5 33 36 33-37
Tableau C-1.1.1.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre clair de 4 mmv : lumineux - e : énergétique
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Vitrage simple - Verre feuilletéPe
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sC-1.1.2
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K) R dB(A)
v e v e v e v e Route Rose
29-88 35-75 5-8 5-7 5-8 5-7 7-62 12-55 0,84 0,84 65-80 5,6
30-38 32-42
Caractéristiques lumineuses (%)
Caractéristiques énergétiques (%) R (dB(A)
Type τ ρ1 τ ρ1 α1
Facteur solaire g (%)
Route Rose
33.2 clair 6.8 mm 88 8 76 7 17 80 30 33 33.2 bronze 6.8 mm 29 5 34 5 61 50 30 33
444.2 12.8 mm 85 8 66 6 28 73 33 35 666.2 19.5 mm 82 7 57 6 37 67 35 39
Tableau C-1.1.2.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre feuilletév : lumineux - e : énergétique
trans
mis
sion
Longueur d’onde (nm)
Tableau C-1.1.2.2 - Caractéristiques spectrophotométriques et acoustique de verre feuilleté
Figure C-1.1.2.1 - Transmission spectrale de verre feuilleté (3/0,76/3 mm)
Épaisseur
Type (mm)
Poids (kg/m²)
RRoute
(dB(A) RRose
(dB(A) RRoute,fenêtre
(dB(A)
33.1 3,4 15,4 30 32 30-33 33.2 6,8 15,8 30 33 30-33 44.2 8,8 20,8 31 34 31-35 55.2 10,8 25,8 33 35 33-35 66.2 12,8 30,8 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 deverre liées par une matière plastique intercalaire caractérisée parson épaisseur, son adhésivité au verre et son absorption d'énergiemécanique. Cet assemblage est considéré comme un vitrage desécurité.
Différentes natures de matière servent à l'association des verressuivant les propriétés recherchées. Le nombre de feuilles de verrespeut varier de 2 à 4 pour des épaisseurs s'échelonnant de 3 à 15mm. Le verre utilisé peut être recuit, trempé, plan ou bombé, clair,coloré ou à couches. La couche intercalaire entre deux feuilles deverre peut être teintée ou décorée. Deux principes de fabricationssont possibles soit à partir d'un film, soit à partir d'un liquide.
1 Feuilletage à partir d'un film
Le film le plus utilisé est le PVB (polyvinyle buthyral) d'une épaisseurde 0,38 mm. Après préparation de la surface du verre (nettoyage,lavage), les feuilles de verre et de PVB sont assemblées dans unespace conditionné en température, hygrométrie et hors poussière.Après assemblage, cette composition est soumise à un traitementthermique (130° à 150°C) sous pression (6 à 12 bars) pendant untemps variable de 3 à 8 heures dans un autoclave.
Après refroidissement contrôlé dans l'autoclave l'adhésion du PVBau verre est voisine de la force de cohésion du verre.
2 Feuilletage à partir d'un liquide
Pour ce type de fabrication, les verres sont en position verticale etécartés par un intercalaire périphérique dont l'épaisseur correspondà l'épaisseur du produit final injecté. Le remplissage s'effectue pargravité. La polymérisation est obtenue par des moyens thermiquesou optiques (UV).
3 Nomenclature
Les verres feuilletés sont généralement désignés par une série dechiffre. Ces chiffres correspondent aux nombres de feuilles de verreet à leurs épaisseurs, ainsi qu'au nombre d'intercalaires.
Par exemple :
- un verre feuilleté 33-1 correspond à deux feuilles de verre de 3 mmd'épaisseur et d'un intercalaire PVB de 0,38 mm ;
- un verre feuilleté 888-4 correspond à trois feuilles de verre de 8 mmd'épaisseur et de 4 intercalaires en PVB de 0,38mm.
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Vitrage simple - Cristaux liquides
On appelle cristal liquide ou état mésomorphe, l'état de lamatière qui possède simultanément les propriétés du solidecristallin (anisotropie spatiale des propriétés physiques) etcelles des liquides (fluidité, coalescence des gouttes parcontact).
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 deuxtempératures caractéristiques : ce sont les cristaux liquidesthermotropes.
- pour les corps en solution, le paramètre concentration vients'ajouter à la température : ce sont les cristaux liquideslyotropes.
Pour les applications qui nous intéressent, nous nous limiteronsaux cristaux liquides thermotropes. Suivant la forme desmolécules constituant les thermotropes, on distingue troisgrandes catégories :
A les calamitiques : molécules de forme allongéesensiblement 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 liquidescalamitiques. Cette famille de cristaux liquides estgénéralement divisée en trois phases, nématiques,cholestériques et Smectiques (figure C-1.1.3.2).
1 NématiquesLa structure de la phase nématique est représentée sur lafigure C-1.1.3.2. Les centres de gravité des molécules sontrépartis aléatoirement, comme dans un liquide ordinaire, maisles molécules sont parallèles entre elles.
Cette direction commune d'alignement est appelée directeurdu cristal liquide. On peut distinguer les deux sens + et - etthéoriquement, la direction peut être quelconque ; mais enpratique des forces très faibles telles que celles qu'imposentles parois du contenant suffisent pour déterminer la directiond'alignement. Cette phase nématique n'existe qu'avec desmolécules non chirales (c'est-à-dire identiques à leur imagedans un miroir).
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C-1.1.3
Electrodetransparente
Cristauxliquides
Verre
Le vitrage à cristaux liquides permet de faire varier la privacitéd'un lieu sans diminuer fortement les apports lumineux. Lesdeux états du vitrage sont : transparence ou diffusion de lalumière par application d'un champ électrique.
Figure C-1.1.3.1 - Représentation schématique d'un vitrage à cristaux liquides
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K) R dB(A)
v e v e v e v e Route Rose
48-76 53-77 18-27 14-20 18-27 14-20 25-34 20-33 0,84 0,84 69-61 5
30 32
Tableau C-1.1.3.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du vitrage à cristaux liquidesv : lumineux - e : énergétique
Figure C-1.1.3.2 Différentes phases des cristaux liquides calamitiques
2 Cholestériques
Ces cristaux liquides cholestériques ressemblent aux cristauxliquides nématiques mais présentent une distorsion hélicoïdaleà grande distance. Les centres de gravité des molécules n'ontpas d'ordre à grande distance et l'orientation moléculaire est enmoyenne parallèle à une direction . Mais cette direction n'estpas constante dans l'espace. La structure est donc périodique.Le signe du pas p permet de distinguer les hélices droites deshélices gauches. Le pas p dépend du cristal liquide et de latempérature.
3 Smectiques
Les cristaux liquides smectiques sont caractérisés par unestructure stratifiée ; les centres de gravité des moléculesrépartis dans des plans parallèles et équidistants. Suivantl'arrangement des molécules dans ces couches, on distinguetrois 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 desmolécules à l'intérieur des couches.
Electrodetransparente
Cristauxliquides
Verre
(a) Sans champ électrique
V
(b) Avec champ électrique
Figure C-1.1.3.3 - Principe des films NCAP et PDLC
Figure C-1.1.3.4 - Spectre de transmission n/h d’un système à cristaux liquides entre diffusant et transparent.
Figure C-1.1.3.5 - Spectre de transmission d’un système PDLC
0 500 1000 1500 2000 2500 0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Circuit ouvert 120 Volts
Longueur d'onde (nm)
Tran
smiss
ion
n/h
500 1000 1500 2000 2500
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
DiffusDirect
HémisphériqueCircuit ouvert120 Volts AC
Tra
nsm
issi
on
Pour des applications en grande surface, on parle généralement decristaux liquides dispersés (PDLC, Polymer-Dispersed LiquidCristal) et des cristaux liquides encapsulés (NCAP, NematicCurvilinear Aligned Phase). Ces systèmes sont issus de cristauxliquides nématiques enfermés dans des microcavités. Les PDLC etles NCAP ont des caractéristiques très semblables, mais sont définisdifféremment dans la littératures des brevets par leur mode depréparation. Les films NCAP sont préparés à partir d'une émulsion,tandis que les films PDLC sont issus d'une solution isotrope quiforme des phases séparées pendant le séchage.
4 Effets électrooptiques des cristaux liquidesUn grand nombre d'effets électrooptiques sont utilisés par lescristaux liquides :- diffusion de la lumière- absorption de la lumière.
4.1 Diffusion de la lumièreSans application de champ électrique, les gouttelettes de cristauxliquides nématiques ont une orientation aléatoire dans le polymère etla lumière qui traversent le film est diffusée. A partir d'une tension deseuil Vs, les gouttelettes de cristaux liquides s'orientent suivant leslignes 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 transmissionnormale/hémisphérique pour les deux états sont donnés figure C-1.1.3.4. La transmission normale/hémisphérique est plus importantelorsque la tension électrique est appliquée. L'épaisseur de lacouche de cristaux liquides influence la vision angulaire à travers cetype de vitrage. En effet, plus la couche active est épaisse, plusl'angle de vision se réduit.
4.2 Absorption de la lumière (Effet Guest-Host)
L'effet "guest-host" relié au champ électrique contrôle l'absorptionde molécules de colorant dichroïques dissoutes dans les cristauxliquides. Les molécules de colorants dichroïques ont un axed'absorption. La lumière polarisée est fortement absorbée le long decet axe, tandis que la lumière polarisée perpendiculairement à cetaxe est très faiblement absorbée. L'absorption des molécules decolorants dichroïques dépend de l'orientation, de la polarisation etde la direction de propagation de la lumière.
Les colorants dichroïques sont solubles dans de nombreux cristauxliquides à faible concentration. Les molécules alignent généralementleur axe de structure avec l'axe des molécules de cristaux liquides.Comme l'absorption des molécules de colorant dépend de leurorientation, l'absorption des systèmes "guest-host" peut êtrecontrôlée par le champ électrique. Les effets de "guest-host" sontobservés avec les cristaux liquides nématiques, smectiques etcholestériques. Quelques systèmes "guest-host" requièrent unpolariseur, d'autres non.
Les systèmes à cristaux liquides sont toujours montés dans desverres feuilletés et sont composés d'une couche active prise entredeux conducteurs électroniques transparents de type ITO (IndiumTin Oxyde). On distingue deux grandes familles de produits ; lesNCAP (Nematic Curvilinear Aligned Phase) et les PDLC (Polymer-Dispersed Liquid Cristal). Ces matériaux permettent de passer d'unétat transparent à diffusant par application d'une tension électriqued'environ 100 Volts en courant alternatif. Le temps de réponse est del'ordre de 100 ms. La consommation électrique est d'environ20W/m². Il n'existe pas d'effet mémoire sur ce type de vitrage,lorsque la tension électrique n'est plus appliquée, le systèmeretrouve sont état diffusant.
Longueur d’onde (nm)
Le tableau C-1.1.3.2 ci-dessous présente les caractéristiquesoptiques d'un vitrage PDLC. Les courbes spectrales detransmission normale/hémisphérique, normale/directe etnormale/diffuse pour des tensions appliquées de 0 et 100 Volts sontdonnées figure C-1.1.3.5.
PDLC τv (%) τe (%) ρv (%) ρe (%)
120 Volts 0 Volt 120 Volts 0 Volt 120 Volts 0 Volt 120 Volts 0 Volt
76 48 77 53 18 27 14 20
Tableau C-1.1.3.2 - Caractéristiques optiques d'un système PDLC. (feuilleté de deux verres de 3 mm).
Les spectres de transmission en fonction de la tension appliquéemontrent que la totalité de la transmission est diffuse lorsque latension est nulle, alors que la transmission est directe pour unetension de 120 V a.c.
Le tableau C-1.1.3.3 présente les caractéristiques du produit Priva-Lite commercialisé par la société Saint-Roch (Filiale du groupeSaint Gobain).
Simple vitrage Double vitrage
ON OFF ON OFF
τv (%) 78 48 69 40 ρv (%) 14 14 19 20
Facteur U / / 2,80 2.80 Diffus (%) 6 100 6 100
Tableau C-1.1.3.3 - Caractéristiques thermo-optiques du produit Saint Gobain (Priva-Lite)
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Vitrage simple - Cristaux liquides (suite)
C-1.1.3
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Vitrage isolant- double vitrage
Le double vitrage est composé de deux produits de base : unverre et une lame de gaz. Les combinaisons multiples de cesdeux produits permet de faire varier le facteur U en limitant leséchanges par rayonnement (ε des verres) et par convection(nature des gaz et épaisseur).
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C-1.2.1
ε1
ε2
ε3
ε4
Extérieur Intérieur
Figure C-1.2.1.1 Représentation schématique d'un double vitrage
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K) R dB(A)
v e v e v e v e Route Rose
20-75 15-55 7-40 8-45 7-40 8-45 10-60 10-60 0,84-0,05 0,84-0,05 25-66 2,8-1,1
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 mmv : lumineux - e : énergétique
La figure C-1.2.1.2 présente la variation du facteur U au centredu vitrage en fonction de l'épaisseur de la lame de gaz (ici del'air). Cette courbe présente un minimum pour une épaisseur de 14 mm.
0 5 10 15 20 25 302.5
3.0
3.5
4.0
4.5
U (W
/m²K
)
Figure C-1.2.1.2 - Évolution du facteur U en fonction de l'épaisseur de la lame d'air
La figure C-1.2.1.3 donne la variation du facteur U au centre dudouble vitrage en fonction des émissivité de surface des verres.Il est rappelé que la position respectivement en face 2 ou enface 3 de la couche faiblement émissive n'affecte pas la valeurde U mais modifie le facteur solaire du vitrage.
Dans la première partie de la courbe, on fixe l'émissivité de laface coté gaz du verre extérieur à ε2=0,84 et on fait varierl'émissivité ε3 de la face coté gaz du verre intérieur de 0,84 à0,05. Le facteur U varie de 2,8 W/(m²K) à 1,65 W/(m²K). Dans laseconde partie de la courbe, on fixe l'émissivité de la face coté
gaz du verre intérieur ε3 à 0,05 et on fait varier l'émissivité de laface coté gaz du verre extérieur ε2 de 0,84 à 0,05. Dans cesconditions, le facteur U au centre du double vitrage n'évolueque de 1,65 W/m²K à 1,59 W/m²K.
5 10 15 25 30 35 40 1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0 Vitrage 4mm /air 12 mm / 4
ε 3 =0.05 0.84> ε 2 >0.05
ε 2 =0.84 0.84> ε 3 >0.05
1/ ε 2 +1/ ε 3 -1
U (W
/m²K
)
Figure C-1.2.1.3 Évolution du facteur U en fonction des émissivités des deux verres.
Epaisseur (mm)
Vitrage 4/12/4 mm Ug (W/(m²K))
ε2=ε3=0,84 Ug (W/(m²K))
ε2=ε3=0,05
Air 2,8 1,7 Argon 2,7 1,4
Krypton 2,6 1,2 Air (44%)
Argon (22%) Krypton (34%)
2,7 1,5
Épaisseur
Type (mm)
Poids (kg/m²)
RRoute
(dB(A) RRose
(dB(A) RRoute,fenêtre
(dB(A)
4/6/4 14 25 28 33 28-33 4/6/8 18 30 29 33 29-34
4/6/10 20 35 31 35 31-35
9/6/8 23 41 35 39 35-38
9/12/10 31 46 37 42 37-40
11/20/9 40 48 40 46 40-43
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 desfaces 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
Tableau C-1.2.1.3 : Caractéristiques acoustiques du vitrage double
Épaisseur
Type (mm)
Poids (kg/m²)
RRoute
(dB(A) RRose
(dB(A) RRoute,fenêtre
(dB(A)
4/6/33.1 25,4 30 34 30-33 4/6/44.2 30,8 30 34 30-33 4/6/55.2 35,8 33 37 33-35
Tableau C-1.2.1.4 : Caractéristiques acoustiques du vitrage double avec feuilleté
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Vitrage isolant- triple vitrage verre
Comme dans le cas des doubles vitrage, la diminution du facteurU peut être obtenue en limitant le rayonnement (ε) et laconvection (épaisseur et nature de la lame de gaz).
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C-1.2.2
ε1
ε2
ε3
ε4
Extérieur Intérieur
ε5
ε6
Figure C-1.2.2.1 Représentation schématique
d'un triple vitrage
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε2-ε3 ε4-ε5 g (%) U
(W/m²K)
v e v e v e v e
20-75 15-55 7-40 8-45 7-40 8-45 10-60 10-60 0,84-0,05 0,84-0,05 25-60 1,9-0,6
Tableau C-1.2.2.1 - Caractéristiques thermo-optiques d’un triple vitrage à base de verre clair de 4 mmv : lumineux - e : énergétique
5
10
15
20
510
1520
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
U (W
/m²K
)
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
Epaisseur lame 1 (mm) Epaisseur lame 2 (mm)
La figure C-1.2.2.3 présente l'évolution du facteur U au centre dutriple vitrage en fonction de l'émissivité des différents verres. Letriple vitrage étudié se compose de trois feuilles de verres de 4 mmséparées par une lame d'aie de 12 mm d'épaisseur. La variation dufacteur U au centre du vitrage en fonction de l'épaisseur de lamed'air est présenté sur la figure C-1.2.2.2. Comme dans le cas dudouble vitrage, on fixe dans un premier temps les émissivités desfaces des verres les plus éloignés de la surface extérieure et on faitvarier l'émissivité du verre intérieur.
On remarque dans cette courbe deux parties ou le facteur U, aucentre du triple vitrage, décroît rapidement. Ces deux partiescorrespondent à la variation de l'émissivité de 0,84 à 0,05 d'un verredans uns des deux lames d'air. Comme pour un double vitrage, lavariation de l'émissivité du deuxième verre de la même lame de gaza peu d'effet sur la réduction du facteur U.
0 10 20 30 40 50 60 700.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
ε2,ε3,ε4=0.050.84<ε5<0.05
ε2,ε3=0.05 ε5=0.840.84<ε4<0.05
ε2=0.05 ε4,ε5=0.840.84<ε3<0.05
ε3,ε4,ε5=0.840.84<ε2<0.05
U (
W/m
²K)
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 lavaleur de 1,0 W/m²K si les émissivités des verres constituants letriple vitrage sont faibles comme le montre le tableau C-1.2.2.2
Vitrage 4/12/4/12/4 mm U (W/m²K)
ε2 = ε3 = ε4 = ε5 = 0,84 U (W/m²K)
ε2 = ε3 = ε4 = ε5 = 0,05
Air 1,9 0,9 Argon 1,8 0,7
Krypton 1,7 0,6 Air (44%)
Argon (22%) Krypton (34%)
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
1/ε2 + 1/ε3 + 1/ε4 + 1/ε5 - 1
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Vitrage isolant- double vitrage + films tendus
Pour les doubles vitrages à films tendus comme dans le cas desdoubles vitrage, la diminution du facteur U peut être obtenue enlimitant le rayonnement (ε) et la convection (épaisseur et naturede la lame de gaz). L'avantage de ce système est de pouvoirobtenir des caractéristiques thermiques équivalentes à cellesd'un triple vitrage en conservant l'encombrement et le poidsd'un double vitrage. Il existe également des systèmes à deuxfilms tendus dans le double vitrage.
Dans ce type de montage, les couches basses émissivités sontgénéralement placées sur le film tendu. La figure 1-2.3.1présente le schéma d'un film tendu dans un double vitragesymétrique (les épaisseurs de lames de gaz sont identiques).
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C-1.2.3
Extérieure Intérieure
Figure C-1.2.3.1 Représentation schématique
d'un double vitrage à films tendus
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K) R dB(A)
v e v e v e v e Route Rose
40-85 20-75 8-40 8-35 8-40 8-35 35-50 12-70 0,84-0,05 0,84-0,05 25-80 2,9-0,7
28 33
Tableau C-1.2.3.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du vitrage à films tendusv : lumineux - e : énergétique
Caractéristiques lumineuses (%)
Caractéristiques énergétiques (%) Type
τ ρ1 τ ρ1 α
Facteur solaire g (%)
U (W/m²K)
4/15/4 Standard 85 8 74 8 18 79 2,9 4/15/4 1 film 38-71 18-41 19-48 8-10 42-73 26-53 1,5-1,2
4/7/3/7/4 2 films Krypton 64 20 32 33 12 44 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 filmsminces recouverts de couche basse émissivités peuvent êtreinsérés 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 jeunepour que l'on puisse connaître le comportement à long termedes films tendus dans le double vitrage.
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Vitrage isolant transparents
Les vitrages isolants transparents peuvent être classés en quatrecatégories ; 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 desverres recouverts de films qui ont pour but soit de diffuser lalumière, soit de réduire les apports énergétiques du rayonnementsolaire. Les films "solaires" ne modifient que très peu latransmission thermique des vitrages (sauf dans le cas des filmsbasse émissivité). En revanche, leur absorption énergétiqueentraîne un échauffement du substrat.-
Les absorbeurs verticaux correspondent à des doubles vitragesoù la lame d'air est remplacée par des matériaux tubulaires enproduit de synthèse. Leurs épaisseurs varient de 30 mm à 100mm.-
Les structures à cavités sont assez rigides (excepté pour lesmousses) pour ne pas être prises entre deux feuilles de verre.Elles sont généralement en polycarbonate. Leurs épaisseursvarient de 8 mm à 60 mm.-
Les systèmes quasi homogènes sont des verres feuilletéscontenant des fibres pour diffuser la lumière.
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C-1.2.4
Absorbeur horizontal
Absorbeur vertical
Lamelles parallèlesNids d'abeillesTubes capillaires
Structures à cavités
Multiparois nervurésMousse
Quasi homogèneFibres de verre
Figure C-1.2.4.1 - Classification géométrique des isolants transparents
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K) R dB(A)
v- e v e v e v e Route Rose
14-85 15-80 5-25 2-25 2-25 5-25 10-50 10-50 0,84 0,84 25-80 2,9-0,7
/ /
Tableau C-1.2.4.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du vitrage isolant transparentv : lumineux - e : énergétique
Le tableau C-1.2.4.1 présente les variations des caractéristiquesoptiques de transmission énergétique des absorbeurshorizontaux, verticaux et quasi homogènes en fonction del'angle d'incidence. La transmission normale/normale estquasiment égale à 100% dans le cas d'un absorbeur vertical, etelle décroît à 68% pour une incidence de 60°.
Angle d’incidence (°)
Absorbeur horizontal
(%)
Absorbeur vertical
(%)
Quasi homogène
(%)
0 85 95 80 15 85 89 80 30 85 85 78 45 80 78 75 60 68 68 68 75 39 46 56
Tableau C-1.2.4.2 - Caractéristiques optiques de transmission énergétique des absorbeurs
Le tableau C-1.2.4.3 présente différentes compositions chimiquespour les absorbeurs verticaux constitués de tubes cylindriques dedifférents diamètres. Sur des structures de ce type, l'angled'incidence pour la mesure et le calcul des facteurs de transmissionlumineux et énergétiques est important.
Matière Densité (kg/m3)
Diamètre de cellules (mm)
Température maximum (°C)
Polyméthyle méthacrylate PMMA 31 3 90-105 Polycarbonate PC 30 3 120
Pyloéthylène 18 3 160 Polytétrafluoréthylène 48 3 150 Polyestercarnonate 30 3 175
Polyesthersulfone PES 36 3 215 Polycarbonate PC 36 4.2 120
Tableau C-1.2.4.3 - Caractéristiques physiques des structures capillaires.
Les structures à cavités sont généralement des produits à base depolycarbonate dont l'épaisseur peut varier de 8 à 60 mm pour unnombre de parois variant de 2 à 5. Un exemple de transmissionlumineuse et énergétique est donné tableau C-1.2.4.4.
Type (16 mm) Triple paroi
(%) (%) (%)
Transparent 76 82 23 Blanc opale 48 71 21
Bronze 35 55 14
Tableau C-1.2.4.4 - Facteur de transmission et de réflexion pour une structure de 16 mm d'épaisseur en 3 parois.
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Vitrage Chauffant
Le double vitrage chauffant est généralement constitué d'undouble vitrage dont un des verres est recouvert d'une ou deplusieurs couches d'oxydes. La couche chauffante est placéesur le verre intérieur. Traversée par un courant électrique, cettecouche métallique s'échauffe par effet Joule. Par conduction latempérature du verre interne augmente et le verre rayonne versl'intérieur, mais aussi vers l'extérieur. Pour cette raison unecouche réfléchissante au rayonnement infrarouge peut êtredéposée sur la face interne du verre extérieur pour renvoyercette énergie vers l'intérieur.
Ce type de solution permet d'éviter les parois froides et lesrisques de condensations sur les vitrages qui leurs sontassociés. A notre connaissance, deux types de solutions sontenvisagés : la première avec une seule couche basse émissivitésur le verre intérieur et une circulation d'air. La couche basseémissivité chauffée par le passage d'une tension électriquepermet de réchauffée l'air qui pénètre dans la pièce (ce systèmenécessite une ventilation forcée car en cas d'inversion detempérature entre l'intérieur et l'extérieur, le sens du flux d'air estinversé). Dans ce type de solution, le bâti de la fenêtre estspécifique à cause de l'écoulement d'air. La seconde solution,avec deux couches d'oxydes métalliques, s'intègre comme undouble vitrage classique. La seule contrainte est la possibilitéde réaliser une amenée de courant dans le châssis de la fenêtreou de la baie vitrée. Concernant les caractéristiques électriquespour les deux solutions, nous avons peu de données. Lespuissances maximales dissipées peuvent varier de 250 à 600W/m². Les données optiques de ce type de vitrage (transmissionlumineuse et énergétique) sont fonction du type de couchesmétalliques déposées sur les verres ainsi que le nombre decouches.
Le principal intérêt des vitrages chauffants est l'amélioration duconfort thermique, particulièrement sensible dans les locauxcomportant de grandes surfaces vitrées (vérandas parexemple). En termes énergétiques, l'intérêt est plus limité. Si lecoefficient U du produit utilisé de manière passive (nonchauffant) est très bas, sa valeur résultante en fonctionnements'accroît notablement, du fait de la proximité de la surfacechauffante de l'ambiance extérieure. De plus, les échangesconvectifs et radiatifs sont accrus dans le vitrage en modechauffage, et les déperditions finales équivalent à celles devitrages plus classiques.
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C-1.3
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K) R dB(A)
v e v e v e v e Route Rose
69 44 16 27 / / 15 28 0,05 0,10 51 1,1 à 1,6
26 30
Tableau C-1.3.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du vitrage chauffantv : lumineux - e : énergétique
IntérieurExtérieur
Source de chaleur
Figure C-1.3.1 - Schéma de principe de la fenêtre chauffante.
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Vitrage Organique
A la différence du verre, il s'agit de matériaux de synthèse issusde la chimie organique. Cette différence leur confère un certainnombre de propriétés qui, par rapport à celles du verre,constituent soit des avantages, soit des inconvénients. Il existedeux grandes familles de produits les polycarbonates (PC) etles polyméthacrylates (PMMA)
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C-1.4
Figure C-1.4.1 - Représentation
schématique de différents
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K) R dB(A)
v e v e v e v e Route Rose
74-22 / / / / / / / 0,84 0,84 0,7-0,4 2,9
20 20
Tableau C-1.4.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques d'un vitrage organique triple paroisv : lumineux - e : énergétique
� Caractéristiques physiquesParmi les avantages, on peut citer la non fragilité au choc (lespolycarbonates sont pratiquement incassables), la légèreté et larésistance mécanique. Parmi les inconvénients, on note surtoutla faible dureté de surface qui conduit à une sensibilité certaineà la rayure, à l'abrasion et à la combustibilité. Alors que le verreprésente une inertie chimique quasi absolue (seuls les basesfortes et l'acide fluorhydrique l'attaquent) ; les polyméthacrylateset les polycarbonates sont attaqués par un certain nombre deproduits chimiques, parmi lesquels des solvants, des acides etdes bases. Ces produits existent sous plusieurs formes :plaques planes ou ondulées et plaques nervurées de deux à sixparois. Les plaques peuvent être également teintées ouopalines.
� Caractéristiques thermiquesCes produits se caractérisent par une forte dilatation thermiqueet par une sensibilité à la température, du point de vue desdéformations 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 °CTempérature maximale d'utilisation : - PMMA : 80 °C- PC : 120°CAu niveau de la transmission thermique, ils présentent tous uncoefficient 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 utilisésen paroi simple, la faible valeur de ce coefficient ne leur confèrepas un avantage déterminant par rapport au verre, le coefficientU se trouvant seulement amélioré de 10% environ.
� Propriétés mécaniquesCaractéristiques à 20°C PMMA PC
Résistance à la traction (daN/mm²) 500 - 800 560 – 700 Allongement de rupture (%) 2 - 10 60 – 130
Module d’élasticité en traction (daN/cm²) 260 – 320 210 – 250 Températures limites d’utilisation (°C) 80 120
Masse volumique(kg/dm3) 1.17 – 1.20 1.20 Résistance au choc Moyenne Excellente
� Caractéristiques optiquesLe tableau C-1.4.3 présente des caractéristiques lumineuses etthermiques de produits organiques structurés de différentes
épaisseurs et de différentes teintes. Ce type de produits estgénéralement disponible soit transparent (incolore, bronze bleuou vert) soit diffusant (opalin).
Caractéristiques lumineuses (%) Épaisseur (mm)
Nombre de parois
Poids apparent (g/m²) Plaque
transparente Plaque bronze Plaque blanc
opale
U (W/m²K)
6 2 1300 82 35 58 3,5 8 2 1500 82 35 54 3,3 10 2 1700 81 35 48 3,0 10 3 2000 73 35 48 2,7 16 2 3000 77 35 48 2,9 16 3 2800 76 35 48 2,4 16 4 3000 71 35 48 2,15 20 5 3300 64 / / 1,8
Tableau C-1.4.3 - Caractéristiques thermo-optiques de plaque
Tableau C-1.4.2
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Produits en polyester renforcé verre (PRV)
Ces produits sont composés de résines polyester avecadjuvants, et renforcements en fibres de verre sous forme detissus ou mats, non tissés, fils broyés…
Il existe de très nombreuses formulations.
Les applications bâtiment sont principalement en bardage ouen couverture, opaque ou translucide, en simple ou doubleparoi, sous forme de tôle plastique plane nervurée ou ondulée,opaque ou translucide.
Ils peuvent également être utilisés pour la fabrication de porteset de châssis de fenêtres,
ainsi que pour de très nombreux produits industriels.
� Caractéristiques physiquesLeur résistance mécanique est bonne. Ils sont peu fragiles auchoc.
Ils sont résistants aux acides, mais sont attaqués par les baseset les solvants.
Leur résistance au feu est médiocre.
� Caractéristiques thermiquesLeur coefficient de dilatation est relativement faible : 8 à 20 10-6 /K selon le pourcentage de fibres.
La conductivité thermique de ces produits est de l'ordre de 0,3W/m.K
Leur transmission lumineuse est faible.
Sauf compositions spécifiques, leur température maximaled'utilisation est de 80°C-
Le rayonnement solaire et la chaleur contribuent aujaunissement et à la perte de transmission lumineuse deséléments translucides, et limitent leur durée de vie.
Certains de ces inconvénients peuvent être réduits par unecouche de surface avec ou sans renforcement superficiel, ou ungel-coat, ou une couche de finition appliquée ultérieurement, ouencore une feuille thermoplastique.
L'ensemble des caractéristiques mécaniques et optiquesdépend très largement du rapport résine-fibres de verre, ainsique des traitements de surface.
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C-1.5
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Éléments de remplissage vitrés opaques
Éléments de remplissage :
Ces éléments sont un cas particulier des EdR (éléments deremplissage) des façades rideau. Leur mise en œuvre estproche de celle des produits verriers.
Ils constituent un sandwich composé de deux peaux collées surun cadre rigide en bois ou assemblées par un cadre métalliqueet comportant une âme isolante d'au moins 25 mm:- peau extérieure :
glace émaillée trempéeglace trempée traitée réfléchissante
- isolant thermique :polystyrène expansépolystyrène extrudémousse rigide en PVCmousse rigide polyuréthanelaine minérale
- peau intérieuretôle en acier galvanisétôle en aluminium anodisé ou prélaqué
Ces éléments sont normalement conçus pour être pris enfeuillure. Certains panneaux spécifiques développés par lesfabricants d'EdR en association avec les gammistes aluminiumsont destinés aux façades VEP et VEC.
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C-1.6
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 façadesVEC sont des verres trempés ou durcis de 6 ou 8 mm, pouvantêtre opacifiés ou émaillés réfléchissants.
( voir fiches produits P-1.5 et P-1.6)
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Survitrages
Un survitrage est un châssis rapporté sur le vantail d'une fenêtreexistante.
Il est constitué d'un cadre rigide en métal ou PVC enchâssantune vitre, et ménageant par rapport au vitrage existant une lamed'air de 1 à 4 cm. L'étanchéité à l'air est assurée par un jointentre le cadre et l'ouvrant de la fenêtre qui est comprimé lorsquele survitrage est fermé.
L'étanchéité à la vapeur d'eau du joint périphérique étantgénéralement imparfaite, le survitrage doit être aisémentdémontable pour essuyer les condensations pouvant apparaîtresur la vitre extérieure.
Les survitrages ouvrants sont articulés au moyen de paumellesou charnières placées du côté des paumelles de la fenêtre.
La fenêtre existante doit pouvoir supporter le poids dusurvitrage (12 à 15 kg/m²).
Cette technique de réhabilitation n'est actuellement plus trèsfréquemment utilisée.
Les performances thermiques sont analogues à celle d'undouble vitrage classique de même épaisseur.
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C-2
Survitrage ouvrant
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Menuiseries
Dans la plupart des cas, des parties opaques, indispensables àla tenue mécanique et à l'assemblage des élémentstransparents, sont associées à ces éléments et font partieintégrante de la paroi transparente. L'ensemble de ceséléments opaques est connu sous le nom de "menuiserie ".
Le matériau constituant d'une menuiserie doit répondre àdifférents 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 êtreconstituées de deux ou plusieurs de ces matériaux.(menuiseries bois-alu, etc.).
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C-3
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Menuiserie bois
Performances thermiques :
Les menuiseries bois sont caractérisées par leur coefficient detransmission thermique surfacique Uf [W/(m².K)].
Celui-ci dépend de l'épaisseur de la menuiserie, et de l'essenceutilisée 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
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C-3.1
Épaisseur moyenne de la menuiserie Conductivité thermique utile
(W/m.K) 34 à 40 mm 40 à 50 mm 50 60 mm 60 à 80 mm
0,13 2,3 2,1 1,9 1,8 0,15 2,5 2,3 2,1 2,0 0,18 2,7 2,5 2,3 2,1 0,23 3,2 3,0 2,8 2,6
Ce sont des profilés en bois massif qui ont de bonnesperformances thermiques (λbois < 0.2 W/m.K). Cependant ilsnécessitent un entretien permanent et sont plus fragiles vis à visdes agressions extérieures.
Les fenêtres en bois occupent 32 % de la part du marché enconstructions neuves et 28 % en réhabilitation.
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Menuiserie PVC
Performances thermiques :
Les menuiseries PVC sont caractérisées par leur coefficient detransmission thermique surfacique Uf [W/(m².K)].
La performance dépend du nombre de chambres dansl'épaisseur, et de la présence éventuelle de renforts métalliques.
Les coefficients de transmission thermiques surfaciques Umdes menuiseries PVC actuelles sont compris entre 1,5 et 2,5 W/m².K.
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C-3.2
Elle est fabriquée par extrusion en continu et son pouvoir isolantne nécessite aucune opération en post-extrusion. En effet cesprofilés sont constitués de parois minces en PVC séparées parune multitude de chambres d'air.
Un des inconvénients du PVC est sa faible résistance mécaniquepar rapport à l'aluminium ou l'acier. Pour remédier à cetinconvénient les concepteurs prévoient des renforts métalliquesdans les chambres d'air dans le but de rigidifier le profilé.
Cependant ces renforts métalliques indispensables pour lesperformances mécaniques des profilés viennent dégrader sesperformances thermiques, l'ampleur de leur impact étantfonction de la position et de la forme du renfort.
Les fenêtres PVC occupent 37 % de la part du marché enconstructions neuves et 59 % en réhabilitation.
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Menuiserie aluminium
Performances thermiques :
Pour les menuiseries métalliques sans coupure thermique, onconsidère un coefficient de transmission thermique surfaciqueUf compris entre 7 et 8 W/m².K .
Les performances des profilés à coupure thermique sontégalement exprimées en termes de coefficient de transmissionthermique surfacique, en accord avec la méthode de calcul desrègles Th-U. Sur une même fenêtre, les différents élémentsconstitutifs de la menuiserie peuvent avoir des coefficients Uftrès 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 lacoupure thermique.
Le cas le plus défavorable est celui des montants et traversesdes fenêtres et portes-fenêtres coulissantes, qui présentent desdéveloppés importants.
Vis-à-vis des risques de condensations, la présence de grandsdéveloppés extérieurs est un facteur défavorable, lesdéveloppés intérieurs jouant un rôle favorable.
Exemples de valeurs de coefficients Uf (menuiserie à rupture de
pont thermique) :Fenêtre à la française :
Montants Uf1 = 3,4 W/(m2.K)
Traverses Uf2 = 3,4 W/(m2.K)
Noeud central Uf3 = 3,7 W/(m2.K)
Fenêtre coulissante :
Montants Uf1 = 4,9 W/(m2.K)
Traverses Uf2 = 4,9 W/(m2.K)
Noeud central Uf3 = 4,5 W/(m2.K)
Les coefficients de transmission thermiques surfaciquesmoyens 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 systématiqueen façade légère, avec des profils plus massifs se situantdavantage dans la fourchette haute des valeurs de Uf.
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C-3.3
Parmi les menuiseries métalliques, la menuiserie aluminium estmajoritaire sur le marché; elle concerne aussi bien le logementque le tertiaire.
On distingue deux types de menuiseries aluminium : avec etsans rupture de pont thermique.
A l'origine, les profilés métalliques étaient tous sans coupurethermique ce qui donnait lieu à des phénomènes parasitaires decondensation superficielle. Une condensation non seulementgênante pour les occupants des locaux, mais à même, danscertains cas d'occasionner des désordres dans l'ouvrage.
Outre les risques de condensation, ces profilés, par leurcoefficient de transmission élevé, sont responsables dedéperditions thermiques conséquentes à travers la baie.
Entre-temps le vitrage a subi des évolutions fort intéressantes oùses performances thermiques ont été multipliées par quatre.Ces changements ont placé la menuiserie dans le collimateurce qui a mobilisé les concepteurs gammistes autour du conceptde la coupure thermique.
Une coupure thermique se réalise généralement parincorporation de barrettes de faible conductivité thermique entreles deux profilés extérieur et intérieur de la menuiserie.
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 quele premier.
La menuiserie métallique en général n'occupe actuellement queprès de 28 % du marché de la fenêtre en constructions neuveset 13 % en réhabilitation.
La quasi-totalité des façades légères est, par contre, fabriquéeà base de profilés métalliques.
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Menuiserie acier
Autrefois aussi fréquemment utilisée que la menuiseriealuminium dans sa version sans coupure thermique, avec desperformances identiques, la menuiserie acier, qui peut êtreégalement à coupure thermique, est actuellement moinsrépandue. Son usage se limite aux bâtiments tertiaires, et à lafaçade légère.
Des menuiseries en acier inoxydable équipent parfois desbâtiments de prestige.
Ses performances sont du même ordre que celles des profilésaluminium de façade.
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C-3.4
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Menuiserie mixte
Elle est constituée, comme son nom l'indique, par deux ouplusieurs matériaux :- bois avec parements aluminium - PVC avec parements aluminium.- acier inoxydable et aluminium
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C-3.5
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Fermetures
Typologie :
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C-4.1
Volets battants
Persiennes
Jalousies
Volets coulissants
Volets roulants
Volets battants :
Produits les plus traditionnels du marché, les volets battants, en boisou en PVC, équipent toujours une grande partie de l'habitatindividuel en France.
La classe de perméabilité des volets battants pleins esthabituellement 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
Tablier PVC :
e = 13 à 24 mm Rf = 0,15 à 0,18 ∆R = 0,19 à 0,21 m².K/W
Les valeurs supérieures sont obtenues , d'une part avec les voletsen sapin de 34 mm,
d'autre part avec les tabliers PVC de 24 mm, ou de 13 mm avecremplissage de mousse.
Persiennes :
Les persiennes présentent en position fermée un tablier plan. Lesinterstices usuels sont de l'ordre de 10 mm haut et bas. Elles situenten classe de perméabilité 2 (forte). Certains produits (persiennescoulissantes) ont des interstices très réduits, et se situent en classe3 .
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
Tablier PVC :
e = 14 à 15 mm Rf = 0,15 à 0,16 ∆R = 0,13 m².K/W
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, avecde larges interstices haut et bas. Elles sont donc de classe deperméabilité 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 coulissantssont 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'habitatindividuel, en particulier en rénovation (produits minces), les voletsroulants, initialement réalisés en bois, sont le plus souvent en PVCou en aluminium.
Les volets roulants bois, généralement non pourvus de joints encoulisses, sont de perméabilité 3 (moyenne).
La majorité des volets roulants PVC et aluminium actuels se situenten classe 4.
Certains produits, dont l'étanchéité est renforcée par des joints baset haut en coffre, peuvent atteindre la classe 5. Il s'agit alors deproduits étanches, non compatibles avec des entrées d'airincorporées aux châssis des fenêtres.
Épaisseurs courantes et résistances thermiques
Tablier bois :
e = 13 à 14 mm Rf = 0,09 ∆R = 0,16 m².K/W
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
PVC 13 avec mousse polyuréthane
Rf = 0,18 ∆R = 0,28 m².K/W
id en classe 5 ∆R = 0,35 m².K/W
Des résistances additionnelles de 0,20 à 0,25 m².K/W peuvent doncêtre obtenues normalement avec des volets battants pleins bois ouPVC, des persiennes PVC coulissantes, des volets roulants à tablierPVC.
Des valeurs de ∆R atteignant ou dépassant 0,30 peuvent êtreobtenues avec des tabliers PVC de 13 à 15 mm avec remplissagede mousse polyuréthane.
Facteur solaire des baies équipées de fermetures :
S'agissant de produits extérieurs opaques, le facteur solaire d'unebaie vitrée équipée d'une fermeture en position fermée est de l'ordrede 0,05 à 0,010.
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
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
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C-4.2
Résistance thermique additionnelle due aux stores :
Certains stores peuvent avoir un rôle habituel de protectionnocturne en toutes saisons :
Les mêmes règles de calcul que pour les fermetures peuventêtre appliquées aux stores intérieurs et extérieurs, enconsidérant une résistance de tablier nulle.
Pour les stores extérieurs, seuls les stores vénitiens rigides - peuemployés sur le marché français, mais plus présents en Suisse,Allemagne et Autriche - peuvent être comptabilisés avec uneclasse de perméabilité 2 ou 3, soit un ∆R de 0,09 ou 0,11.
La résistance thermique additionnelle due à l'utilisationsystématique d'un store intérieur est comprise entre 0,08 et 0,14 m².K/W - cette dernière valeur correspondant au stored'occultation avec glissières (classe 4) - , et peut se cumuleravec celle due à une fermeture.
La conjonction - Store d'occultation+ volet roulant PVC - permetainsi de justifier d'un ∆R compris entre 0,34 et 0,40 m².K/W.
Une attention particulière doit être apportée au cas des storesincorporés au vitrage, c'est-à-dire situés entre les deux verres.
L'utilisation de ce type de stores, en rapide croissance sur letertiaire et en particulier sur les bâtiments hospitaliers, nécessitedes doubles vitrages à lame d'air épaisse (25 à 35 mm).
Les verres peuvent comporter des couches faiblementémissives de type pyrolitique.
Les faces du store peuvent elles-mêmes être revêtues decouches faiblement émissives.
Les valeurs du coefficient Uc du vitrage en partie courante, avec
store incorporé, peuvent ainsi se situer entre 2,05 -sans couchefaiblement émissive- et 1,2 W/(m².K) environ - avec un verre etune face du store à faible émissivité.
L’effet des stores ne doit pas être pris en compte pour le calculde 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 storess'effectuera selon les normes européennes prEN 13363-1(Méthode simplifiée) ou -2 (Méthode détaillée), qui couvrent lecas de stores plans parallèles au vitrage, et des stores vénitiensen position intermédiaire.
L'efficacité d'une protection solaire dépend avant tout de saposition par rapport au vitrage :
par ordre d'efficacité décroissante :- les stores extérieurs- les stores incorporés- les stores intérieursLes stores extérieurs les plus efficaces sont les stores opaques,
les stores intérieurs les plus efficaces sont les plusréfléchissants.
Le facteur solaire de la baie protégée dépend bien entendu decelui du vitrage, surtout avec des protections solairesintérieures.
Avec un double vitrage clair, les gammes de facteurs solairespouvant être obtenues en fonction des caractéristiquesénergétiques des toiles usuelles vont de :- g = 3 à 20 % avec des stores extérieurs- g = 30 à 65 % avec des stores intérieurs
Les toiles de protection solaire :
Les performances thermiques et lumineuses des storesdépendent essentiellement de celles des toiles utilisées. Lescaractéristiques mécaniques et la durabilité des toilesconditionnent en partie celle des stores.
Types de tissus :
Coton
Synthétiques (acrylique, polyester)
Fibres de verre enduites et tissées (screen)
Fibres de verre non enduites
Une certification NF TOILES est en cours de mise en place au CSTB.
L'affichage des principales caractéristiques et de leur classificationpermet de sélectionner plus aisément le produit en fonction del'usage auquel il est destiné, et d'en assurer l'aptitude à l'emploi.
La certification s'adresse aux producteurs de toiles, l'informationétant destinée aux storistes ainsi qu'à l'utilisateur final.
Classification T.O.I.L.ET - Thermique indice de protection solaireO - Optique transmission lumineuseI - Mécanique résistance à la traction
résistance à la déchirure amorcéestabilité au fluagerésistance à la pliure
L - Longévité stabilité des couleursstabilité dimensionnelle
E - Étanchéité à l'eau
Avec la certification des toiles sont déterminées leurscaractéristiques thermo-optiques, qui sont nécessaires à touscalculs :
la marque NF TOILSE :
Energétique :
transmission
réflexion ρρe absorption ααe
visible :
transmission ττv
réflexion ρρv coefficient d'ouverture (% de trous)
Le classement thermique des toiles (T), est fonction de leur positiond'utilisation par rapport au vitrage, et défini par un Indice deProtection Solaire (I.P.S.), qui représente le pourcentage del'énergie solaire transmise par un vitrage de référence qui estéliminée par la présence de la protection solaire.
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 3. Fiches composants
Coffres de volets roulants
Les coffres de volets roulants destinés à être intégrés à la paroiextérieure en imposte de la baie sont généralement réalisés enPVC.
Il est difficile d'obtenir des solutions performantes en coffresaluminium.
Les coffres sont constitués de profilés PVC sur toutes leursfaces, avec le cas échéant un renfort métallique en sous-face etune isolation thermique/phonique côté intérieur.
La performance thermique d’un coffre de volet roulant s’exprimesous la forme d’un coefficient surfacique Uc qui inclu l’effet desjoues latérales.
Le coefficient Uc exprime l’ensemble des déperditions par unitéde surface projetée du coffre et par un Kelvin d’écart detempérature entre les ambiances interieure et extérieure.
Les performances se situent dans les fourchettes suivantes :
Coffres non isolés : U = 4,0 à 6,5 W/(m².K)
Coffres isolés : U = 1,5 à 3,5 W/(m².K)
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C-4.3
Coffres PVC sans et avec isolation (doc .S.K.S.)
Fiche P-1.1 Verre clairFiche P-1.2 Verre TeintéFiche P-1.3 Verre à couchesFiche P-1.4 Verre extra-clairFiche P-1.5 Verre émailléFiche P-1.6 Verres opacifiésFiche P-2 Couches : Techniques de fabricationFiche P-3.1 Films de protection solaireFiche P-3.2 Films de "sécurité"Fiche P-3.3 Films anti-décolorationFiche P-3.4 Films basse émissivitéFiche P-4 GazFiche P-5 Intercalaires
4. Fiches Produits
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments transparents - État de l’art - 4. Fiches produits 77
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
Verre clairPe
rform
ance
s Éne
rgét
ique
s des
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men
ts tra
nspa
rent
sP-1.1
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U (W/m²K) R dB(A)
v e v e v e v e Route Rose
90 85 8 7 8 7 2 8 0,84 0,84 87 5,9
27 29
Tableau P-1.1.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre clair de 4 mmv : lumineux - e : énergétique
500 1000 1500 2000 2500 0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
3 mm 6 mm 12 mm 25 mm
Longueur d'onde (nm)
Tran
smis
sion
Figure P-1.1.2 - Transmission spectrale de verres clairs de différentes épaisseurs
Caractéristiques lumineuses (%) Caractéristiques énergétiques (%) R dB(A) Épaisseur
(mm) Transmission Réflexion Transmission Réflexion Absorption
Facteur solaire g
(%) Route Rose
3 91 8 86 7 7 88 24 27 4 90 8 85 7 8 87 27 29 5 89 8 83 7 10 85 28 29 6 88 8 81 7 12 84 29 31 8 87 8 78 7 15 82 30 32
10 86 8 74 7 19 80 31 33 12 85 8 72 7 21 78 32 35 15 84 8 61 6 33 69 33 36 18 82 7 55 6 39 65 / / 25 78 7 49 6 45 60 / /
Tableau P-1.1.2 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre clair
Les caractéristiques acoustiques des vitrages simples sontprésentées dans le tableau P-1.1.3 ci-dessous. Pour les verresteintés ou à couches montés en simple vitrage, lescaractéristiques acoustiques sont identiques à celle d'un simplevitrage.
Épaisseur (mm)
Poids (kg/m²)
RRoute
(dB(A) RRose
(dB(A) RRoute,fenêtre
(dB(A)
3 7,5 24 27 24-27 4 10 27 29 27-28 5 12,5 28 29 28-30 6 15 29 31 29-32 8 20 30 32 30-34
10 25 31 33 31-35 12 30 32 35 32-36 15 37,5 33 36 33-37
Tableau P-1.1.3 Caractéristiques acoustiques du vitrage simple
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
Verre teintéPe
rform
ance
s Éne
rgét
ique
s des
Élé
men
ts tra
nspa
rent
sP-1.2
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K) R dB(A)
v e v e v e v e Route Rose
21-82 24-67 4-7 4-6 4-7 4-6 11-75 27-72 0,84 0,84 42-74 5,9
27 29
Tableau P-1.2.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre teinté v : lumineux - e : énergétique
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
clair bronze vert gris
Longueur d'onde (�m)
Tran
smis
sion
Longueur d’onde (µm)
Figure P-1.2.1
Transmission spectrale de verre teinté(épaisseur 6 mm)
Type de verre (6mm) (%) (%)
Glace clair 88 81 Glace teintée bronze 50 50 Glace teintée verte 73 42 Glace teintée grise 43 46
Tableau P-1.2.2 Caractéristiques optiques de glace teintée dans la masse (6 mm)
Caractéristiques lumineuses (%) Caractéristiques énergétiques (%) Épaisseur (mm) Transmission Réflexion Transmission Réflexion Absorption
Facteur solaire g (%)
3 68 6 67 6 27 74 4 61 6 61 6 33 69 5 55 6 55 6 39 65 6 50 5 50 5 45 61 8 41 5 41 5 54 55
10 33 5 34 5 61 49 12 27 4 28 5 67 42
Tableau P-1.2.3 - Caractéristiques thermo-optiques de verre teinté bronze
Caractéristiques lumineuses (%) Caractéristiques énergétiques (%) Épaisseur (mm) Transmission Réflexion Transmission Réflexion Absorption
Facteur solaire g (%)
3 82 7 59 6 35 68 4 79 7 52 6 42 63 5 76 7 47 6 47 59 6 73 7 42 5 53 56 8 67 6 35 5 60 51
10 63 6 30 4 66 47 12 58 6 26 4 70 44
Tableau P-1.2.4 - Caractéristiques thermo-optiques de verre teinté vert
Caractéristiques lumineuses (%) Caractéristiques énergétiques (%) Épaisseur (mm) Transmission Réflexion Transmission Réflexion Absorption
Facteur solaire g (%)
3 63 6 64 6 30 72 4 56 6 57 6 37 67 5 49 5 51 5 44 62 6 43 5 46 5 49 58 8 34 5 36 5 59 51
10 26 5 29 5 66 46 12 21 4 24 4 72 42
Tableau P-1.2.5 - Caractéristiques sthermo-optiques de verre teinté gris
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
Verre à couches
Les couches déposées sur verre sont de deux types : - couches réfléchissantes
- couches basse émissivité
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P-1.3
P-1.3.1 : Verre à couches réfléchissantes :
Ces couches sont obtenues par le procédé pyrolytique.
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K) R dB(A)
v e v e v e v e Route Rose
20-43 23-50 30-35 25-30 10-25 8-20 20-50 20-50 0,84 0,84 35-60 5,9
27 29
Tableau P-1.3.1.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre avec couche réfléchissante (6 mm)v : lumineux - e : énergétique
500 1000 1500 2000 2500
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Transmission
Réflexion Face 1
Réflexion Face 2
Tra
nsm
isio
n/R
éfle
xion
Figure P-1.3.1.1 Transmission spectrale de verre teinté
réfléchissant (épaisseur 6mm)
Caractéristiques optiques (%) Caractéristiques énergétiques (%) Facteur solaire g
(%) Épaisseur (mm)
τ ρ1 ρ2 τ ρ1 ρ2 α1 α2 g1 g2
4 44 31 23 52 25 18 23 30 58 60 5 44 31 22 50 25 18 25 32 57 59 6 43 31 22 49 25 17 26 24 56 58 8 43 31 22 46 25 16 29 38 54 56
10 42 31 21 44 25 15 31 41 52 55
Tableau P-1.3.1.2 - Caractéristiques thermo-optiques de verre clair avec couche réfléchissante
Caractéristiques optiques (%) Caractéristiques énergétiques (%) Facteur solaire g
(%) Épaisseur (mm)
τ ρ1 ρ2 τ ρ1 ρ2 α1 α2 g1 g2
4 29 30 12 37 25 11 38 52 47 50 5 26 30 11 33 24 10 43 57 44 48 6 24 30 10 29 24 9 47 62 41 45 8 19 30 8 24 24 7 52 69 37 42
Tableau P-1.3.1.3 - Caractéristiques thermo-optiques de verre teinté bronze avec couche réfléchissante
Longueur d'onde (nm)
Caractéristiques optiques (%) Caractéristiques énergétiques (%) Facteur solaire g
(%) Épaisseur (mm)
τ ρ1 ρ2 τ ρ1 ρ2 α1 α2 g1 g2
5 24 30 10 33 24 9 43 58 44 48 6 21 30 8 29 24 8 47 63 41 45 8 16 30 7 23 24 7 53 70 37 41
Tableau P-1.3.1.4 - Caractéristiques thermo-optiques de verre teinté gris avec couche réfléchissante
Caractéristiques optiques (%) Caractéristiques énergétiques (%) Facteur solaire g
(%) Épaisseur (mm)
τ ρ1 ρ2 τ ρ1 ρ2 α1 α2 g1 g2
4 33 34 20 30 28 13 42 57 40 44 5 31 34 20 26 28 12 46 62 37 42 6 30 34 19 23 28 11 49 66 35 40 8 28 34 17 19 28 9 53 72 32 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 teintérecouvert d'une couche basse émissivité. La premièregénération de verre à couches basse émissivité permettaitd'obtenir des émissivité de l'ordre de e= 0,30. La deuxième
génération permet d'atteindre des émissivité de 0,15-0,17.Actuellement des produits avec des émissivités inférieures à10 %, voir inférieures à 5 % sont disponibles sur le marché.
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K) R dB(A)
v e v e v e v e Route Rose
50-80 25-60 2-15 25-45 7-15 15-40 5-48 5-45 0,84
0,045-0,84 / 5,9
27 29
500 1000 1500 2000 2500
0.0
0 .2
0 .4
0 .6
0 .8
1 .0
T ran sm issio n
R éflex io n F ace 1
R éflex io n F ace 2
Tra
nsm
isio
n/R
éfle
xion
Figure P-1.3.2.1 Transmission spectrale de verre clair basse émissivité (ε = 0,17, épaisseur 6 mm)
Tableau P-1.3.2.1 - Caractéristiques thermo-optiques du verre à couche basse émissivité
Caractéristiques optiques (%) Caractéristiques énergétiques (%) Facteur solaire g
(%) Type
Épaisseur (mm) τ ρ1 ρ2 τ ρ1 ρ2 α1 α2 g1 g2
Clair 2,3 mm 78 4 9 55 25 21 20 24 / / Clair 3 mm 77 4 9 54 24 20 22 26 / / Vert 3 mm 70 3 8 40 24 10 34 50 / /
Bronze 3 mm 59 2 7 42 24 15 34 43 / / Gris 3 mm 53 2 7 41 24 15 35 34 / /
Tableau P-1.3.1.3 - Caractéristiques thermo-optiques de verre clair et teinté avec couche basse émissivité (ε=0,124)
Longueur d'onde (nm)
Perfo
rman
ce É
nerg
étiq
ue d
es É
lém
ents
trans
pare
nts
Caractéristiques optiques (%) Caractéristiques énergétiques (%) Facteur solaire g
(%) Type
Épaisseur (mm) τ ρ1 ρ2 τ ρ1 ρ2 α1 α2 g1 g2
Clair 2 mm 76 11 14 43 45 39 12 18 / / Clair 3 mm 75 11 14 42 45 37 13 21 / / Clair 4 mm 75 11 14 41 45 35 14 24 / / Clair 5 mm 75 11 14 40 45 33 15 27 / / Clair 6 mm 74 11 14 40 45 31 15 29 / / Vert 2 mm 71 10 13 35 45 21 20 44 / / Vert 3 mm 69 10 12 32 45 17 23 51 / / Vert 4 mm 66 10 12 30 45 14 25 56 / / Vert 5 mm 65 10 11 28 45 12 27 60 / / Vert 6 mm 62 10 11 26 45 10 29 64 / /
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 quiréfléchissent 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,
- les semi-conducteurs renforcés en conductivité électrique(dopage).
Certains oxydes métalliques transparents sont semi-conducteurs.
P-1.3.2.1 Les couches métalliquesLes métaux, bons conducteurs de l'électricité, sont égalementbons réflecteurs dans l'infrarouge et généralement bonréflecteur de la partie visible du spectre solaire si l'épaisseur estsuffisamment élevée (miroir). Pour conserver une bonnetransmission lumineuse mais obtenir une forte réflexion dansl'infrarouge, les épaisseurs ne doivent pas dépasser unecentaine d'Angstrom. Cette fine couche est très vulnérable, il estnécessaire de la protéger par une sur-couche dure et résistanteà la corrosion.
Les métaux n'adhèrent pas au verre, une couche d'accrochageest donc nécessaire. La basse émissivité à partir des métauximpose donc un système multicouche. La pulvérisationcathodique à magnétron est bien adaptée à cette fabrication. Letableau P-1.3.2.2 donne quelques exemples de couches basseémissivité.
Ce type de couches permet d'obtenir les meilleuresperformances en basse émissivité. Généralement, ces couchesne résistent pas à la trempe thermique. Ces couches sontfragiles et elles sont considérées comme tendre.
P-1.3.2.2 Les couches semi-conductricesPour des raisons économiques, c'est l'oxyde d'étain dopé aufluor qui est très développé. Les couches d'oxydes d'étain,sous forme cristalline sont très dures et très stableschimiquement. Elles ne nécessitent pas de couches deprotection. L'adhérence est très forte, en particuliers si laméthode de fabrication est la pyrolyse. Pour des modificationsde propriétés optiques, il peut exister une sous couche de silice(SiO2).
L'émissivité des couches semi-conductrices est un peu plusélevé que celle des couches métalliques. Elles supportent lesopérations de trempe. La grande durabilité permet de les traitercomme les verres de base obtenus par le procédé de flottage.Ces couches sont considérées comme dures.
TiO2/Cu/TiO2 Oxyde de Titane/Cuivre/Oxyde de Titane SZn/Au/BiO3 Sulfure de Zinc/Or/Oxyde de Bismuth
SnO2/Ag/Al2O3/SnO2 Oxyde d’Étain/Argent/Oxyde d’Aluminium/Oxyde d’Étain
Tableau P-1.3.2.2 - Exemple de couches basse émissivité
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
Verre à couches (suite)
P-1.3
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
Verre extra-clairPe
rform
ance
s Éne
rgét
ique
s des
Élé
men
ts tra
nspa
rent
sP-1.4
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K) R dB(A)
v e v e v e v e Route Rose
91-90 85-91 7-8 6-8 7-8 6-8 < 2 1-4 0,84 0,84 89-91 5,9
27 29
Tableau P-1.4.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre extra clair.v : lumineux - e : énergétique
500 1000 1500 2000 2500
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Transmission Réflexion Face 1 Réflexion Face 2
Tran
smis
sion
/Réf
lexi
onFigure P-1.4.2 : Transmission spectrale d'un verreextra- clair de 4 mm d'épaisseur.
Le verre extra-clair est un verre qui se caractérise par une faibleteneur en oxydes de fer. Cette composition confère au verreextra-clair une transmission lumineuse plus élevée qu'un verreclair. Ce produit est généralement utilisé pour des applicationsou les propriétés optiques sont primordiales (montage verrier deforte épaisseur, sérigraphie et émaillage blanc ou de couleurpastel).
Longueur d’onde (nm)
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
Verre émailléPe
rform
ance
Éne
rgét
ique
des
Élé
men
ts tra
nspa
rent
sP-1.5
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K) R dB(A)
v e v e v e v e Route Rose
0,84 0,84 / 5,9
27 29
Le verre émaillé est un produit fabriqué à partir d'un verretrempé dont une face est revêtue d'un émail ou de plusieursémaux pour donner un aspect monochrome ou polychrome.Dans cette famille de produit, on trouve également les verresémaillés par sérigraphie.
Il existe plusieurs type de produits émaillés de translucides àopaques. Les transmissions lumineuses et énergétiquespeuvent être très variées, pour cette raison nous ne donnonsaucune valeur, il en est de même pour les réflexions optiques.Du point de vue thermique et de l'affaiblissement acoustique lesvaleurs sont identiques à celle d'un simple verre.
Tableau P-1.5.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques du verre émaillé de 4 mmv : lumineux - e : énergétique
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
Verres opacifiés
Il s'agit d'un traitement réalisé sur la couche réfléchissante enface 2 d'un verre.
L'opacification du verre est obtenue par dépôt d'une couche depeinture, généralement une laque cuite à 200°C environ.
Le but de ce traitement est de rendre opaque le verre à coucheafin qu'il garde, vu de l'extérieur, le même aspect de couleurque celui qu'il a sans traitement.
Pour les applications en VEC, il s'applique sur un verre à couchetrempé ou durci afin de résister aux chocs thermiques.
Ce verre est destiné à être utilisé en remplissage opaque devantdes parties pleines pour obtenir une façade ayant une parfaitehomogénéité de teinte.
Les épaisseurs des verres vont de 6 à 10 mm.
Ils ont généralement une absorption énergétique très élevée.
Perfo
rman
ces É
nerg
étiq
ues d
es É
lém
ents
trans
pare
nts
P-1.6
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K) R dB(A)
v e v e v e v e Route Rose
0 0 5-45 5-37 5-45 5-37 55-94 63-95 0,84 0,89 / /
/ /
Tableau P-1.6.1 - Caractéristiques thermo-optiques et acoustiques de verres opacifiésv : lumineux - e : énergétique
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
Couches : Techniques de fabrication
P-2.1Pyrolyse :
Dans le procédé par pyrolyse, la matière à déposer sur lesubstrat de verre est mise en contact sur le verre. Sous l'actionde la température, il se produit une transformation de la matièresur le verre pour donner une couche. On distingue deux typesde procédure, à partir du substrat chaud ou froid.
P-2.1.1 Substrat chaudLe verre est à une température d'environ 600°C et on distinguetrois types de pyrolyse suivant l'état de phase de la matièrepremière à déposer (Figure P-2.1.1)
- pyrolyse en phase gazeuse (CVD, Chemical Vapor Deposition)
Un gaz est dirigé vers la surface du verre et à son contact, sedissocie thermiquement.
- pyrolyse en phase liquide (Spray)
Un liquide est pulvérisé sous forme d'un aérosol sur le verre. Legaz vecteur peut être également réactif et intervenir dans leprocessus.
- pyrolyse en phase solide (Powdering)
Des poudres sont projetées sur le verre par un gaz vecteur.
Ces formes de pyrolyse sont particulièrement adaptées à unprocédé en continue sur ligne de fabrication de verre flotté. Au-delà de deux couches superposées, le procédé devient difficile.
Perfo
rman
ces É
nerg
étiq
ues d
es É
lém
ents
trans
pare
nts
P-2
Une multitude de procédés et de principes existent pourdéposer des couches minces, mais deux méthodes principalessont employées pour les dépôts sur verre, la pyrolyse et lestechniques du vide.
Verre
Propulseur- gaz- liquide- poudre
Décomposition
Films
Matière première (précurseur)
P-2.1.2 Substrat froidPar enduction sur la surface du verre d'un liquide, d'une pâte,d'un gel et après chauffage, la matière se décompose et laisseune couche mince sur le verre. Ces procédés portent le nom de"dipping".
Figure P-2.1.1
P-2.2 Les techniques du vide :
P-2.2.1 Evaporation thermiqueUne 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.
P-2.2.2 Pulvérisation cathodique Dans une enceinte sous pression de gaz réduite, on déclencheune décharge électrique entre deux électrodes lorsque lepotentiel est élevé. Les électrons produits sont accélérés par unchamp électrique. La décharge contient des électrons mobileset rapides, des ions et atomes lents. Le processus depulvérisation est la conséquence du bombardement d'uneélectrode (cathode) par les ions. Celui-ci provoque l'éjectiond'atomes du matériau constituant la cathode qui se condensentsur une surface placée en regard (cible) (figure P-2.2.1).
Verre
Cible++
DC
+ 100 V
- 800 V
Plasma
e-
Ions +
GAZ
Vide10-3 mbar
Figure P-2.2.1 - Pulvérisation cathodique
P-2.2.3 Pulvérisation cathodique à magnétron (Sputtering)L'adjonction d'un champ magnétique permet de mieuxguider les trajectoires des ions et d'améliorer lerendement du dépôt.
Les techniques de vide permettent l'emploi depratiquement toutes matières, contrairement à lapyrolyse qui est plus adaptée à la formation d'oxydesmétalliques. Le "sputtering" est un procédé hors deslignes de verre flotté. C'est un procédé souple pour lesapplications multicouches.
Verre
Réfrigération
sN
S
N
N N
S S
Anode Anode
aimant
Cible
Figure P-2.2.2 - Pulvérisation cathodique à magnétron
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
Films de protection solaire
Ces films sont généralement déposés sur un substrat verre enface interne ou externe. Ils permettent par leurs caractéristiquesoptiques de limiter les apports lumineux et énergétiques. Ilsn'ont aucune influence sur le facteur U du vitrage ainsi que surl'indice d'affaiblissement acoustique R.
Perfo
rman
ces É
nerg
étiq
ues d
es É
lém
ents
trans
pare
nts
P-3.1
Caractéristiques optiques (%) Caractéristiques énergétiques (%) Facteur solaire g
(%) Épaisseur (mm)
τ ρ1 ρ2 τ ρ1 ρ2 α1 α2 g1 g2
Neutre (0,038 mm) 8 3 4 49 5 6 46 45 / /
Ambre (0,025 mm) 35 4 4 62 6 6 32 32 / /
Bronze (0,038 mm) 33 7 8 39 10 10 51 51 / /
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K)
v e v e v e v e
10-45 10-70 5-60 5-75 5-60 5-75 10-45 10-45 0,6-0,84 0,6-0,84 / 5,9
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Transmission
Réflexion Face 1
Réflexion Face 2
Tra
nsm
isio
n/R
éfle
xion
Figure P-3.1.1 - Exemple de spectres de transmission et de réflexion de film de protection solaire (épaisseur de 0.038 mm)
Tableau P-3.1.2 - Caractéristiques thermo-optiques de film de protection solaire
Tableau P-3.1.1 - Caractéristiques thermo-optiques de films de protection solairev : lumineux - e : énergétique
Longueur d’onde (µm)
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
Films de "sécurité"
Ces films dits "films de sécurité" sont déposés sur un substratverre pour maintenir en place les morceaux de verre en cas debris. Ils évitent au verre de voler en éclats en cas d'explosion oude vandalisme. Ils n'ont aucune influence sur le facteur U duvitrage ainsi que sur l'indice d'affaiblissement acoustique R. Ilssont généralement de teinte neutre ou claire.
Perfo
rman
ces É
nerg
étiq
ues d
es É
lém
ents
trans
pare
nts
P-3.2
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K)
v e v e v e v e
30-90 30-85 10-20 10-20 10-20 10-20 3-10 5-10 0,84 0,84 / 5,9
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Transmission
Réflexion Face 1
Réflexion Face 2
Tra
nsm
isio
n/R
éfle
xion
Figure P-3.2.1 Exemple de spectres de transmission et de
réflexion de film de sécurité (épaisseur de 0.139 mm)
Tableau P-3.2.1 - Caractéristiques thermo-optiques de film de " sécurité "v : lumineux - e : énergétique
Caractéristiques optiques (%) Caractéristiques énergétiques (%) Facteur solaire g
(%) Épaisseur (mm)
τ ρ1 ρ2 τ ρ1 ρ2 α1 α2 g1 g2
Neutre (0,076 mm) 33 19 17 31 19 17 50 52 / /
Clair (0,051 mm) 88 8 8 86 7 8 7 6 / /
Clair (0,102 mm) 87 9 9 84 9 9 7 7 / /
Tableau P-3.2.2 - Caractéristiques thermo-optiques de verre clair avec couche réfléchissante
Longueur d’onde (µm)
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
Films anti-décoloration
Ce type de film permet d'éviter ou de réduire les effets nocifsdes rayonnements ultra violet. Ils n'ont aucune influence sur lefacteur U du vitrage ainsi que sur l'indice d'affaiblissementacoustique R.
Perfo
rman
ces É
nerg
étiq
ues d
es É
lém
ents
trans
pare
nts
P-3.3
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K)
v e v e v e v e
/ 75 / 9 / / / 16 0,84 0,84 / 5,9
Tableau P-3.3.1 - Caractéristiques thermo-optiques du verre avec couche basse émissivitév : lumineux - e : énergétique
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
Films basse émissivité
Les couches basse émissivité peuvent être déposées sur un substrat souple de type plastique (PET).
Perfo
rman
ces É
nerg
étiq
ues d
es É
lém
ents
trans
pare
nts
P-3.4
τ (%) ρ1 (%) ρ2 (%) α (%) ε1 ε2 g (%) U
(W/m²K)
v e v e v e v e
21-88 10-65 10-70 10-80 10-70 10-80 10-20 10-20 0,02-0,84 0,02-0,84 / 5,9
Tableau P-3.4.1 - Caractéristiques thermo-optiques des films avec couche basse émissivitév : lumineux - e : énergétique
Échantillons τv (%) τe (%) ρv (%) ρe (%) ε
A 21.7 10.2 21.7 83.5 0.020 B 32.2 15.5 32.2 76.9 0.019 C 43.8 22.2 47.8 70.3 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.
Figure P-3.4.1 - Spectres de transmission et de réflexion de trois couches basse émissivité sur films plastiques.
1 10
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
A B C
Tran
smiss
ion/
Réfle
xion
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
Gaz
Dans le cas des doubles vitrages, l'utilisation de gaz dans lacavité entre les feuilles de verre peut améliorer lescaractéristiques thermiques d'un vitrage isolant en réduisant les
transferts thermiques de convection et de conduction. Letableau ci-dessous résume les caractéristiques physiques desprincipaux gaz utilisés pour les double vitrages.
Perfo
rman
ces É
nerg
étiq
ues d
es É
lém
ents
trans
pare
nts
P-4
Type Conductivité thermique
(W/mK) Viscosité
(kg/ms) *10-5 Densité (kg/m3)
Air 0.0241 1.730 1.290 Argon 0.0162 2.110 1.780
Krypton 0.0086 2.280 3.740 CO2 0.0146 1.390 1.980 SF6 0.0130 1.410 6.60
Air/Argon/Krypton 44%/22%/34% 0.0164 2.122 2.213
SF6/Argon 95%/5% 0.0131 1.428 6.355
Tableau P-4.1 - Caractéristiques physiques des principaux gaz de remplissage des vitrages.
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
P-5.1 - La soudure verre - verre :
SCELLEMENT PÉRIPHÉRIQUE
Il est intéressant de noter que le calcul du coefficient global d'unvitrage isolant, prend en compte l'effet du scellementpériphérique du vitrage. Pour un système de scellement donné,la déperdition supplémentaire, exprimée sous forme decoefficient linéique, est d'autant plus importante que larésistance de la lame d'air est plus élevée.
Le scellement périphérique du vitrage isolant doit :- assurer le rôle d'espaceur entre les deux vitrages
- assurer l'étanchéité de la lame d'air
- assurer la liaison mécanique souple et résistante del'ensemble
- absorber l'humidité présente dans la lame d'air
- ne pas altérer d'une manière conséquente les performancesthermiques du vitrage
Les systèmes de scellement ont fort évolué dans le temps, ondénombre actuellement près de 5 systèmes différents :
Perfo
rman
ces É
nerg
étiq
ues d
es É
lém
ents
trans
pare
nts
P-5
Le vitrage isolant est obtenu par la soudure des feuilles de verreà leur périphérie. L'espace entre les vitrages est rempli d'air trèssec juste avant soudure.
Ces produits sont très limités quant à leur composition, leursdimensions, leurs formes et leurs mises en œuvre en raison dela 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 leruban métallique (étain, plomb ou cuivre) qui est soudé à lapériphérie ; Il assure à la fois le rôle d'espaceur et de barrièreétanche.
Cette technologie présente les mêmes inconvénients que laprécédente.
P-5.3 - Le scellement à espaceur métallique " courant " :
Le principe consiste à poser un déshydratant dans un espaceurmétallique en aluminium ou en acier galvanisé de formetubulaire communicant avec la lame d'air, l'étanchéité étantassurée soit par la colle d'assemblage à elle toute seule
(polyuréthannes et polysulfures), soit par l'ajout d'une barrièresupplémentaire en butyle entre l'espaceur et le verre (cas decolle en mastic de silicone).
P-5.4 - Le scellement thermofusible :
Ce système a une composition équivalente au précèdent endouble 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. Lepremier cordon est constitué par un mastic extrudé à chaudcontenant du tamis moléculaire. Le second est extrudé dans lagorge formée par le premier cordon et les deux vitrages.
L'avantage de ce système est l'absence d'espaceur métalliqueet par conséquent un coefficient linéique plus faible.
P-5.6 - Les espaceurs organiques préformés :
Un cordon en butyle contenant un tamis moléculaire estpréformé. A la fabrication du cordon lui est incorporé un feuillarden alliage d'aluminium côté mastic de scellement. Ce dernierpeut 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 enButyle est appliquée sur les deux ailes du U.
Un scellement de type polysulfure ou polyuréthane est appliquéderrière l'espaceur.
Un cordon déshydratant auquel il a été incorporé un tamismoléculaire est appliqué à chaud à l'intérieur du U.
Outre la résistance de la lame d'air, le coefficient linéique d'unsystème de scellement dépend de sa constitution. Lessystèmes de scellement organiques, qui ne contiennent pasd'intercalaire métallique, ont un coefficient linéique inférieur de30 % environ à celui d'un scellement courant.
Les déperditions dues au scellement périphérique d'un vitrageisolant peuvent atteindre 10 % des déperditions globales àtravers le vitrage.
Règlement Thermique 2000Performances énergétiques des éléments transparents- États de l’art - 4. Fiches produits
ADRESSES UTILESPe
rform
ance
Éne
rgét
ique
des
Élé
men
ts tra
nspa
rent
s
ADOQ 7 rue la Pérouse 75116 PARIS AFNOR Tour Europe 92049 PARIS LA DEFENSE APAVE 13-17 rue Salneuve 75854 PARIS CEDEX 17 AVIQ 7 rue de la Pérouse 75116 PARIS CAPEB 46 av. D’Ivry 75013 PARIS CATED Domaine de St Paul 78470 ST REMY LES
CHEVREUSE CEBTP Domaine de St Paul
BP 37 78470 ST REMY LES CHEVREUSE
CEKAL 7 rue de la Pérouse 75116 PARIS CFI 12 rue Blanche 75009 PARIS Ch. Syndicale des Fab. de Verre Plat
3 rue de la Boétie 75008 PARIS
CIVF 7 rue du Pasteur Wagner 75011 PARIS CNPP 64 route de la Chapelle
Réanville 27950 SAINT JUST
CSTB 4 avenue du Recteur Poincaré 75782 PARIS CEDEX 16 CSTB 84 avenue Jean Jaurès
BP 2 77421 MARNE LA VALLEE CEDEX 02
CTBA 10 avenue de St Mandé 75012 PARIS CTICM Voie Romaine 57210 MAIZIERES LES METZ Fédé. des chambres synd. de l’industrie du verre
3 rue de la Boétie 75008 PARIS
FFB 33 avenue Kléber 75116 PARIS FFPV 10 rue du Débarcadère 75852 PARIS CEDEX 17 GEPVP 89 avenue Louise B – 1050 BRUXELLES Institut du Verre 41 rue des Chantiers 78000 VERSAILLES QUALI CONSULT Les Portes de Paris
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SNFA 10 rue du Débarcadère 75782 PARIS CEDEX 17 SNFMI 33 rue de Naples 75008 PARIS SNFPSA 10 rue du Débarcadère 75852 PARIS CEDEX 17 SNI 10 rue du Débarcadère 75852 PARIS CEDEX 17 SNJF 6-14 rue la Pérouse 75784 PARIS CEDEX 16 SOCOTEC Les Quadrants
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La Défense 2 92400 COURBEVOIE
1. Conséquences des évolutions réglementaires . . 11.1 Vitrages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.1 Vitrages à gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.2 Vitrages à couches multiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Menuiseries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2.1 Menuiseries PVC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2.2 Menuiseries bois . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2.3 Menuiseries aluminium et acier . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3 Les protections solaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3.1 Habitat individuel et collectif . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3.2 Secteur non résidentiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 Vers des sauts technologiques . . . . . . . . . . . . . . . . 32.1 Vitrages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.1.1 Couches chromogéniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.1.2 Dispositifs géométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.1.3 Gain énergétique sur le facteur U . . . . . . . . . . . . . . 82.1.4 Exemple de solution optique et thermique . . . . . . . 112.2 Menuiseries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - Sommaire 1
S O M M A I R E
Performances énergétiques des éléments transparents
Perspectives et prospective
1.1 Vitrages
Le renforcement progressif de la réglementation thermiquepousse au développement de produits utilisant toutes lespossibilités offertes par le double vitrage. Les verres à couchesdevraient d'ici quelques années devenir le nouveau standarden matières de vitrage.
1.1.1 Vitrages à gaz
Ce type de vitrage permet d'améliorer les performancesthermiques du double vitrage. En France, les gaz utilisés sontl'argon et le krypton qui possède de meilleures propriétésphysiques. Ce dernier permet, en effet, d'abaisser le coefficientde déperdition thermique (U) vers des valeurs proches de 1W/(m²K) (dans le cas d'un double vitrage munis d'un verrebasse émissivité).
1.1.2 Vitrages à couches multiples
La grande innovation de ces dernières années est l'applicationde couches minces sur le verre afin de changer ses propriétésde transmission, de réflexion, d'émissivité et de couleur. Lesplus grands progrès ont été réalisés sur la réflexion infrarougedes couches qui limitent la transmission thermique sansinfluencer la transmission dans le domaine visible du spectresolaire.
Les évolutions actuelles dans le domaine des couches ont pourbut de diminuer le coefficient d'émissivité ε de surface desverres et d'obtenir ces couches par des procédés techniquesmoins onéreux. La marge de travail est faible car les produitsles plus performants sur le marché ont des émissivitésinférieures à 5 %.
Les perspectives d'évolution des produits verriers sont placéessous le signe de "la fenêtre intelligente". Cette fenêtres'adaptera automatiquement à son environnement en fonctionde paramètre prédéfinis. Des voies de recherches dans cesdomaines sont développées dans la suite du rapport.
1. Conséquences des évolutions réglementaires
1.2 Menuiseries
Le principal moteur d'évolution des performances estl'élévation du niveau des exigences réglementaires, concrétisépar la RT2000.
1.2.1 Menuiseries PVC
La situation actuelle met en évidence les avantagesconséquents des profilés de PVC vis-à-vis des performancesthermiques des menuiseries et laisse prévoir un accroissementsensible de leur part de marché.
Les menuiseries PVC, qui constituent environ actuellement55 % du marché de la fenêtre, présentent de très nombreuxatouts :– 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 matériauxétait le faible rapport de clair
(0,65 en moyenne contre 0,75 et plus pour les menuiseriesaluminium).
Cette différence tend à se réduire grâce à la technique dite de"l'ouvrant caché", où la majeure partie de la hauteur de l'ouvrants'intègre à celle du dormant.
Elles disposent encore d'une marge importante d'évolution :
Les produits français actuels comportent 2 à 3 chambres dansl'épaisseur. Leurs performances s'alignent sur celles desvitrages (Uf = 1,5 à 2,5 W/(m².K)).
Leur évolution est préfigurée par les tendances observées enAllemagne, où les produits performants peuvent comporter 4,5ou même 6 chambres dans des épaisseurs de 70 à 80 mm.
Des produits avec remplissage des alvéoles par de la mousseapparaissent de manière encore marginale. Avec desépaisseurs de 80 à 100 mm, les coefficients Uf annoncés étantalors de l'ordre de 1,0 W/(m².K).
Cependant, ni l'épaisseur accrue des menuiseries, ni laprésence de remplissage de mousse ne dispensent de renfortsmétalliques pour les produits de dimensions importantes.
Isolation Thermique
Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 1. Conséquences des évolutions réglementaires 1
Performances énergétiques des éléments transparents
Perspectives et prospective
1.2.2 Menuiseries bois
Les perspectives d'évolution sont très limitées : l'augmentationdes épaisseurs de menuiseries est envisageable, ainsi que lacombinaison avec d'autres matériaux, et s'accompagneinévitablement d'une augmentation du coût.
1.2.3 Menuiseries aluminium et acier
Les évolutions actuelles de ces produits présentent lestendances 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 pasd'atteindre les mêmes niveaux de performances que pour lesmenuiseries PVC, les perspectives s'orientent vers uneassociation de ces matériaux, et donc un développement desmenuiseries mixtes :– cœur de menuiserie multi-chambres en PVC,– parements rigides en aluminium.
1.3 les protections solaires
1.3.1 Habitat individuel et collectif
Du fait des exigences de la RT2000 en matière de confort d'été,les perspectives s'orientent naturellement vers une utilisationsystématique des fermetures extérieures, avec undéveloppement probable des produits de type projetable àl'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 laprésence des fermetures.
1.3.2 Secteur non résidentiel
Avec les mêmes incitations, les solutions amenées à sedévelopper 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 orientablescette option nécessitant une forte évolution des tendancesarchitecturales actuelles.
– pour les façades lisses, développement des protectionssolaires intégrées à la paroi vitrée :
stores vénitiens intégrés au vitrage
façades double peau, avec store dans l'inter espaceassocié à une forte ventilation mécanique de cet espace en été pour éliminer son échauffement.
L'automatisation de fonctionnement des stores en fonction desconditions 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
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2 Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 1. Conséquences des évolutions réglementaires
2.1 Vitrages
Les axes de recherche pour l'amélioration des vitrages sont lessuivants :– 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 chromogéniquesDans cette rubrique, nous nous intéressons aux systèmeschromogéniques complets qui peuvent compter jusqu'à 5couches différentes.
2. Vers des sauts technologiques
La figure 1 présente les différents principes de fonctionnementdes systèmes chromogéniques. Le graphique présenté sur ladroite de la figure illustre les variations de transmission enfonction 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.
La propriété de base des matériaux chromogéniques est dechanger de propriétés optiques sous l'action d'un champ oud'une charge électrique, d'intensité de lumière, et detempérature. La variation des propriétés optiques peutintervenir sur l'absorption, la réflexion ou la diffusion. Les deuxcatégories majeures des matériaux chromogéniques sont lesmatériaux à activation électrique et les matériaux autresactivations. Les systèmes non électriques sont : lephotochromisme, le thermochromisme et les thermotropes. Lessystèmes activés électriquement sont : les cristaux liquides(PDLC, Phase Dispersed Liquid Crystal, NCAP NematicCurvilinear Aligned Phase), les systèmes à particulesdispersées (DPS, Dispersed Particle System) et lesélectrochromes.
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Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 2. Vers des sauts technologiques 3
T
Vc
T
VV
V ∆Q
∆t = 10-3 s
∆t = 10 s
Cristaux liquidesencapsulation et dispersion dans un polymère
τSτv
τS
τv
Electrochromisme
Photochromisme
τv
T
T
I
Τθc
∆t = 100 s
∆t = 10-9 s
I
τS
τv
τS
Thermochromisme
τ
Figure 1 - Principe de fonctionnement des systèmes chromogéniques
A. Photochromisme
Les matériaux photochromes changent leurs propriétésoptiques lorsqu'ils sont exposés à la lumière et retrouvent leurscaractéristiques originales dans l'obscurité. Ce changement decaractéristique se produit par absorption de la lumière qui lestraverse. Ce phénomène est connu depuis 1880.
Ce phénomène est observé aussi bien dans les matériauxorganiques qu'inorganiques. Une des applications les plusconnues est les verres de lunettes en ophtalmologie.
Figure 2 : Transmission spectrale d'un verre photochromique (3 mm)
Figure 3 : Spectre de transmission de spiro-oxanine sur filmplastique
On remarque que le procédé chromogénique n'affecte que lapartie visible du rayonnement solaire (figures 2 et 3).
B. Thermochromisme
La principale caractéristique des matériaux thermochromes estque leurs caractéristiques optiques changent avec unevariation de température. Ils retrouvent leurs propriétésoptiques initiales lorsque la température diminue.
Ce sont généralement des couches minces déposées sur unsubstrat verre ou plastique (PET). Le changement decaractéristiques optiques se traduit par une modification de latransmission lumineuse et énergétique sans modifier la vision(reconnaissance des formes) à travers le vitrage. Cephénomène se traduit par une variation du facteur d'absorptiondu vitrage.
Les matériaux en couches minces sont généralement desoxydes métalliques (VO2, Fe3O4, V2O3 et NbO2) déposés surdes substrats de verre par la technique de sputteringmagnétron. Les matériaux thermochromes en couches mincespassent d'un état semi-conducteur à un état métallique lorsqueune température critique est dépassée (figures 4 et 5).
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 5 : Spectre de transmission d'un film de 100 nm de VO2déposé sur verre (au dessus et en dessous de la température de
transition)
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4 Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 2. Vers des sauts technologiques
Le matériau thermochrome idéal pour une application vitragebâtiment devrait avoir un fort changement de propriétésoptiques dans une gamme de température de 10 à 30 °C.Malheureusement, aucun matériau connu ne satisfait cetteexigence. Les variations de conductivité électrique en fonctionde la température pour de nombreux matériaux thermochromessont données figure 6.
Figure 6 : Conductivité électrique en fonction de la températurepour différents matériaux thermochromes
(a, b et c sont des repères de températures intéressants pour des applications solaires)
C. Matériaux thermotropes
La principale caractéristique des matériaux thermotropes est lechangement de leurs caractéristiques optiques avec unevariation de température. Ils retrouvent leurs propriétésoptiques initiales lorsque la température diminue.
Ce sont généralement des composés chimiques sous forme degels qui sont pris entre deux feuilles de verre ou de plastique(PET). Le changement de caractéristiques optiques se traduitpar une modification de la transmission et de la réflexionlumineuse et énergétique. D'un état transparent à températureambiante, le vitrage devient diffusant en transmission et laréflexion augmente avec la température. Au niveau de lacouleur, ces produits sont généralement blancs.
Les courbes spectrales de transmission d'un vitragethermotrope en fonction de la température sont donnéesfigure 7. La variation de la température est surtout sensibledans la partie visible du spectre du rayonnement solaire.
Figure 7 : Spectre de transmission d'un hydrogel Cloud GEL TM(Suntek, 1mm d'épaisseur)
Les valeurs des facteurs de transmission, réflexion etabsorption sont regroupées dans le tableau I. On remarquequ'à température ambiante la transmission lumineuse et trèsimportante et que l'absorption du vitrage est très faible. Parcontre, à la température de 50 °C le vitrage devientréfléchissant dans la partie visible et proche infrarouge duspectre solaire.
Tableau I : Facteur de transmission, réflexion et absorption sur unCloud Gel TM de 1mm d'épaisseur entre deux films polymères
Temp.(°C) τv(%) τe(%) ρv(%) ρe(%) αv(%) αe(%)
25 92 82 6 6 2 12 50 6 5 79 69 15 26 ∆ 86 77 -73 -63 / /
Longueur d’onde (nm)
Tran
smiss
ion
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Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 2. Vers des sauts technologiques 5
D. Particules suspendues
Ce type de vitrage est très semblable au niveau de soncomportement avec les systèmes à cristaux liquides. Il estconstitué de particules en forme d'aiguille dans un fluide ou ungel organique pris entre deux conducteurs transparents (ITO,Indium Tin Oxyde). Sous l'action d'un champ électrique, lesparticules s'alignent suivant les lignes de champ électrique.D'un état diffusant sans application de tension électrique, levitrage devient transparent sous l'application d'une tensionélectrique de l'ordre de 100 Volts.
Le montage schématique de ce type de vitrage est donnéfigure 8. Les valeurs des facteurs de transmission diffuse et detransmission directe peuvent être limitées par l'épaisseur de lacouche active.
Figure 8 : Schéma d'un système à particules suspendues.
E. Matériaux électrochromes
Les systèmes électrochromes sont les plus connus et les pluscomplexes des systèmes chromogéniques.
L'électrochromisme a été observé quelques oxydes mixtesdans les oxydes de tungstène, molybdène, nickel, cobalt,iridium, manganèse, chrome, vanadium, niobium, tantale, etdans des matériaux organiques et polymères. Les matériauxélectrochromes changent leurs propriétés optiques sousl'action d'un champ électrique. Ils retrouvent leurscaractéristiques initiales simplement par inversion de la polaritédu courant.
Dans certains cas on cite les terres rares. Les terres rares sontgénéralement les éléments de la série des lanthanides dans laclassification de Mendeleïev (du cérium, Ce, à l'ytterbium, Yb).Ces matériaux ont la particularité de pouvoir céder facilement3 électrons (forme ionique 3+). Ils sont principalement utilisé enoptoélectronique pour leur émission dans la gamme delongueur d'onde visible (rouge pour Pr3+, Eu3+, vert pourTb3+ et Er3+, et bleu pour Ce3+ et Tm3+). Aucune applicationen afficheur ou vitrage 'grande dimension' n'est envisagé à cejour.
L'électrochromisme peut être relié à une double injection ou"réjection" d'électrons et d'ions dans une structure d'oxydemétallique.
Le mécanisme d'électrochromisme apparaît dans les matériauxinorganiques par une injection (anode) ou éjection (cathode)d'ions (H+)ou d'électrons (e-) (Figure 9).
Figure 9 : Coloration et décoloration d'un système électrochrome
La réaction typique pour une réaction cathodique de colorationest :
WO3 (transparent) + yH+ + ye- HyWO3 (bleu)
La réaction typique pour une réaction anodique de colorationest :
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 protonH+et Li+. Concernant l'électrode de travail (de coloration) lesmatériaux les plus utilisés sont : WO3, NiO, MoO3 et IrOx. Cescomposés sont pour la plupart des matériaux de transition.
e-
e- e-H+ H+
H+
WO3 HxWO3Conducteur
ioniqueContre
Electrode
e-
e- e-H+ H+
H+
WO3Conducteur
ioniqueContre
Electrode
Coloration
Décoloration
Isolation Thermique
6 Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 2. Vers des sauts technologiques
Des composés de structures nanocristallines comme TiO2 etNbO2 ont également été étudiés.
Un système électrochrome est fabriqué par une successiond'au moins cinq couches comprenant ; des conducteursélectroniques transparents de part et d'autre du système, unélectrolyte ou transporteur d'ions et d'électrons, d'uneélectrode pour le stockage des ions et d'une électrodeélectrochrome ou électrode de travail. Un schéma du montageest donné figure 10.
Figure 10 : Schéma d'un système électrochrome.
Le tableau II présente des valeurs de facteur de transmissionlumineuse pour un système électrochrome dans les étatscolorés et décolorés. Des niveaux plus faibles de transmissionaux alentours de 1 %, peuvent être obtenus, mais pour desapplications spécifiques. Il est difficile d'obtenir des facteurs detransmission lumineux supérieurs à 60 % dans l'état décoloré,car il faut rappeler qu'un système électrochrome est constituépar un empilement d'un minimum de cinq couches sans lesubstrat.
Substrat
Conducteurélectroniquetransparent
Electrodeélectrochrome
Contre électrode(stockage d'ions)
Electrolyte
Un exemple de spectre de transmission est donné figure 1.11.La figure 12 présente une représentation 3D de l'évolution de latransmission n/h d'un système électrochrome en fonction de lalongueur d'onde et de la tension appliquée.
Tableau II : Facteur de transmission lumineux d'un systèmeélectrochrome
Figure 11 : Spectres de transmission d'un système électrochromede l'état incolore (0.0 V) à l'état coloré (1.5 V)
Les spectres de transmission sont obtenus après stabilisationde la coloration sous application d'une tension électriquedonnée. La diminution de la transmission est entièrementcompensée par l'augmentation de l'absorption car la réflexionne varie pas.
On remarque sur la figure 12, que la variation de transmissionn'est obtenue que sur la partie visible du spectre. Certaines
formes d'oxydes de tungstène(WO3) peuvent être moduléesdans la gamme du procheinfrarouge. Ces matériauxspécifiques contrôlent la partieinfrarouge du spectre solaire. Laforme amorphe du WO3 la pluscommune, a seulement un petiteffet dans la gamme infrarouge.Les pics infrarouges de cematériau peuvent commuterentre les deux états, de 20% àplus de 75 %, pour un oxydeWO3 cristallisé.
0 500 1000 1500 2000 2500
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
0.0 V 0.5 V 1.0 V 1.5 V
Tran
smiss
ion n/
h
τv(%)
Etat décoloré 50-65
Etat coloré 10-25
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Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 2. Vers des sauts technologiques 7
0.00.3
0.6
0.9
1.2
1.5 5001000
15002000
2500
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.9 -- 1.0
0.8 -- 0.9
0.7 -- 0.8
0.6 -- 0.7
0.5 -- 0.6
0.4 -- 0.5
0.3 -- 0.4
0.2 -- 0.3
0.1 -- 0.2
0.0 -- 0.1
Tra
nsm
issi
on n
orm
ale/
hém
isph
ériq
ue
Figure 1.12 : Représentation 3D de la transmission n/h pour un système électrochrome
Longueur d’onde (nm)
Longueur d’onde (nm)
Tensionappliquée (V)
Pour tous ces matériaux, il est difficile de donner des valeurs defacteur de déperditions thermiques et des facteurs solaires.Ces produits sont généralement absorbants. Pour limiterl'échauffement et la pénétration de chaleur, ils seront placésdans des systèmes verriers à double vitrage. L'élément"commandable" sera toujours placé sur la face externe dudouble vitrage et associé à un verre basse émissivité. Letableau III présente la comparaison entre un double vitrage(6/12/6 mm) et un double vitrage constitué par un systèmeélectrochrome et un verre basse émissivité.
Tableau III : Comparaison entre un double vitrage classique et un double vitrage électrochrome.
2.1.2 Dispositifs géométriques
Les matériaux et couches à angles sélectifs ont des propriétésoptiques directives permettant à la lumière d'être transmise defaçon directe ou diffuse. Il existe plusieurs axes de recherchessur ce type de matériaux.
Ce phénomène peut être obtenu par déposition, d'une couchemétallique ou d'oxyde métallique à microstructures colonnairessur un substrat verre (Figure 13). Les techniques de dépositionutilisées sont : l'évaporation oblique sous vide, la décharged'arc électrique sous champ magnétique. Avec ce type detechnique, les épaisseurs déposées sont faibles (de l'ordre dequelques dizaines de nanomètres) pour conserver despropriétés optiques de transmission élevées. Un exemple detransmission sélective est donné figure 14.
Figure 13 : Schéma d'une microstructure métallique oblique de surface.
Figure 14 : Exemple de transmission sélective avec des microstructures de surface.
75 %47 %
U (W/m²K) τv
(%) ρv
(%) g
(%) Glace 1 claire
Glace 2 basse ε
Double vitrage 6/12/6 76 23 69 2,8 1,9
Décoloré 64 16 55 Double vitrage E.C.+basse ε Coloré 20 14 16
1,5
Certains polymères semis-cristallins présentent les mêmescaractéristiques. En effet ces polymères semis-cristallinspossèdent un certain ordre de régularité dans les chaînes demolécules. Ces films polymères sont généralement diffusantset blanchâtres. Pour augmenter leur transparence, ces filmssont étirés et orientés. La valeur de l'angle choisi peut êtreadaptée par les conditions de polymérisation pour obtenir unestructure lamellaire.
Une autre possibilité pour avoir une transmission directe oudiffuse est la superposition de films polymères avec desindices de réfraction croissants ou décroissants. La figure 15schématise ce type de procédé.
Figure 15 : Schéma de principe des vitrages à vision directevariable (les parties grisées sont les zones ou la transmission
est directe)
Avec ce type de vitrage, on a une vision directe à l'extérieurpour une incidence normale, alors que le soleil en positionhaute 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 avecdes zones transparentes. Les zones diffusantes dont les anglessont prédéfinis (10, 20 ou 30°), sont espacées entre elles pardes zones transparentes dont le pas est généralement de 3mm. Les valeurs des facteurs de transmission et de réflexiondépendent de la sélectivité angulaire des zones diffusantes etdu rapport de surface entre les différentes zones. Un exempledes valeurs des facteurs de transmission et de réflexion pource type de vitrage est donné dans le tableau IV.
Tableau IV : Facteur de transmission et de réflexion énergétiquepour un vitrage à transmission diffusante et transparente alternée.
2.1.3 Gain énergétique sur le facteur U
Le facteur U d'un double vitrage peut être réduit de 2manières :– 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 cesexigences.
– en réduisant fortement la pression dans la lame d'air (videpartiel).
τe(%) ρe (%)
16-30 17-23
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8 Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 2. Vers des sauts technologiques
A. Aérogels de silice
Ces produits sont obtenus par le procédé sol-gel pourfabriquer des matériaux ayant de bonnes propriétés optique etthermique simultanément.
A.1 Préparation des gels
Un gel est une solution colloïdale d'une phase disperséeconstituée de particules extrêmement divisées dans une phasedispersante liquide. On peut aussi le définir comme un réseautridimensionnel interconnecté, expansé dans un milieu liquide.Le passage du sol (phase dispersée) au gel correspond à latransformation brutale d'un liquide visqueux en solide. Le solest converti en une masse rigide et poreuse qui constitue le gel.
Les précurseurs pour la fabrication des aérogels et desxérogels peuvent être inorganiques ou organiques.
• Les inorganiquesLe plus utilisé est le métasilicate de sodium (Na2SiO3) quiacidifié donne par une réaction d'hydrolyse de l'acideorthosilicique [1]. Cet acide instable se polymérise parélimination d'eau pour donner le gel [2].
Na2SiO3 + 2 HCl + H2O Si(OH)4 + 2 NaCl [1]
nSi(OH)4 nSiO2, 2nH2O [2]
• Les organiquesLe plus courant est le tétra-alcoxysilane Si(OR)4, ce type deprécurseurs est obtenu par action du tétrachlorure de siliciumSiCl4 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 PACTEADEME. Ce sont des composés de silicium prépolymérisé àpartie de monomère TEOS dans l'acide sulfurique H2SO4,composé par des chaînes plus ou moins longues de pontsiloxanes ( º Si - O - Si º ) et contenants différents pourcentagesde silice. Ils répondent à la formule brute suivante :
où R1, R2, R3 et R4 peuvent être -C2H5 ou -H.
A la fin de l'étape de préparation des gels qui sont dessquelettes de silice tridimensionnels dans une matrice desolvant. Ensuite il faut extraire le solvant sans endommager lesupport rigide.
A.2 Séchage
L'évacuation du solvant hors du gel par séchage produit desmatériaux poreux constitués d'une phase solide et d'aircontenu dans les pores. Plusieurs techniques de séchagepermettent d'obtenir des matériaux différents.
( Si O Si ) m
OR1 OR2
OR3 OR4
• Xérogels de siliceSi l'opération de séchage est effectuée par évaporation dusolvant soit sous pression réduite et à température ambiante,soit par chauffage et à pression atmosphérique, on obtient dessolides appelés xérogels. Ces produits présentent le plussouvent une texture poreuse effondrée par rapport au gel initial.
L'évaporation du solvant dans les pores conduit àl'établissement à l'intérieur des pores, aux interfacesliquide/vapeur, de tensions considérables dues à la tensionsuperficielle du solvant. Ces produits ont des massesvolumiques importantes (ρ > 0.3 g/cm3).
• Aérogels de siliceUne solution sécher des gels, sans modifier leur structure, estde se placer dans les conditions supercritiques du solvantorganique. Le tableau V donne les paramètres critiques dessolvants les plus utilisés (Tc : température critique, Pc :pression critique).
Tableau V : Paramètres critiques de quelques solvants.
Le passage en conditions supercritiques permet d'éviter lafissuration et le rétrécissement des gels. Le séchage s'effectuedans un autoclave. Dans ces conditions, le solvant devient unfluide supercritique (ni gaz, ni liquide). En pratique, on chauffel'autoclave à une température légèrement supérieure à latempérature critique du solvant utilisé, puis on dégazelentement pour faire chuter la pression interne jusqu'à lapression atmosphérique et enfin on refroidit. La figure 16présente un diagramme de l'évolution des températures et despressions pour obtenir une extraction supercritique.
Figure 16 : Diagramme de températures et pressions lors d'uneextraction supercritique.
(A : Montée en température et pression, B : Etape de stabilisation,C : Dépressurisation isotherme, D : Balayage avec courant d'azote,
E : Refroidissement)
Température(°C)
Pression(bar)
Temps (heures)0 12 24
30
60
90
100
150
200
A B C D E
Nom Formule chimique Tc (°C) Pc (MPa)
Méthanol CH3OH 240.0 7.93 Ethanol C2H5OH 243.1 6.36 Eau H2O 374.0 22.0 Acétone (CH3)2O 235.0 4.66 Gaz carbonique CO2 31.0 7.36
Isolation Thermique
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• Les carbogels de siliceLes carbogels sont des aérogels de silice fabriqués avec lemême procédé que le squelette de silice dans le solvant detype alcool. Pour réaliser des économies d'énergie durant lapériode de séchage, une substitution de l'alcool par du CO2liquide est réalisée. La procédure de séchage pour lescarbogels de silice nécessite une température de seulement40 °C..
Les caractéristiques morphologique des aérogels et descarbogels de silice sont présentées dans le tableau VI. Il fautnoter que ces valeurs dépendent de la nature du précurseursainsi que des concentrations lors de la préparation des gels.
Tableau VI : Caractéristiques morphologiques des aérogels etcarbogels préparés à partir des PEDS-Px
Un exemple de spectre de transmission est donné figure 17.Comme ce type peut être plus ou moins diffusant suivant lemode de préparation, il est important de donner lestransmissions directe et diffuse.
Figure 17 : Spectres de transmission normale/hémisphérique,normale/directe et normale/diffuse d'un aérogel de silice obtenus àl'aide de précurseur PEDS-Px (40 % précurseur et 60 % acétone).
Les caractéristiques optiques typiques (facteur de transmissionlumineux et visible, taux de transparence et coefficientd'extinction) d'un aérogel sont donné dans le tableau VI. Letaux de transparence donné dans le tableau VII est T.R. Il estle ratio du facteur de transmission normale/direct et du facteurde transmission normale/hémisphérique. Il permet decomparer la transparence des aérogels entre eux. En effet plusce rapport est proche de 100, plus l'aérogel de silice esttransparent. 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 longueurd'onde de 550 nm. Cette longueur d'onde de 550 nmcorrespond à la sensibilité maximum de l'œil. La définition de Eest :
d : épaisseur de l'aérogel (m)
: transmission normale/directe à la longueur d'onde de 550 nm.
τnd550
)log(d1E nd
550τ−=
500 1000 1500 2000 2500 0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Normal / Hémisphérique Normal / Diffus Normal / Direct
Longueur d'onde (mm)
Aérogels Carbogels
Densité apparente (g/cm3) 0.12-0.37 0.08-0.28 Porosité (%) 89-95 89-96 Surface spécifique (m²/g) 251-1183 401-833 Rayon des pores (Å) 25-35 50-120
Le coefficient d'extinction E permet de comparer les facteursde transmission des matériaux transparents en s'affranchissantde l'épaisseur (plus ce coefficient est faible, meilleur est latransmission lumineuse, pour un verre "float" de 4 mm, E = 7 m-1).
Tableau VII : Caractéristiques optiques d'un aérogel obtenu à l'aidede précurseur PEDS-Px.
( : facteur de transmission lumineux normale/hémisphérique,: 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 matériauxmaintenant appelée : nanomatériaux ou matériaunanostructuré, car la taille caractéristique de leurs composantsde base est inférieure au micron. Dans le cas des aérogelsporeux, on rencontre donc des cavités (pores) entre 10 et100 nm.
Les transferts thermiques dans ce type de matériaux sontdécrits dans l'annexe du rapport sur les éléments d'enveloppeopaques.
La figure 18 présente l'évolution de la conductivité thermiqued'un aréogel en fonction de la pression.
On constate que la conductivité équivalente décroît trèsrapidement et atteint des valeurs inférieures à 10 mW/mK pourdes pressions de 10 hPa.
Pour des pressions de 0,1 hPa, la conductivité équivalenteapproche les 8 mW/mK.
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 videdéveloppé à l'Université de Sydney. Le vitrage sous vide estformé de deux feuilles de verre de 4 mm d'épaisseur. Avantassemblage, les écarteurs sont disposés sur un des verres.Ces écarteurs sont des petits piliers en Inconel 718 à based'alliage de nickel et ont typiquement un diamètre de 0.25 mmet une hauteur de 0.15 mm. Le scellement sur le bord desverres et autour du point de pompage est réalisé par unesoudure de verre. Cette soudure est réalisée avec une fritte deverre à bas point de fusion et un coefficient de dilatationthermique voisin du verre. Le joint est réalisé par chauffage de
0.01 0.1 1 10 100 1000 6
8
10
12
14
16
18
20
Pression (hPa)
τndv
τnhv
(%) (%) (%) (%) T.R. E (m-1)
90.8 89.2 84.2 83.2 92.8 16.4
Isolation Thermique
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Con
duct
ivité
ther
miq
ue (
mW
/m K
)
Tran
smis
sion
l'ensemble à une température d'environ 450 °C dans un four etrefroidi lentement jusqu'à la température ambiante.
Figue 19 : Schéma du vitrage sous vide.
Durant le pompage, l'ensemble est chauffé à une températurede 100-250 °C pour évacuer les gaz absorbés et adsorbés.Après chauffage, le tube de pompage est fondu pour rendre lesystème étanche.
Le tableau VIII : type de vitrage.
Type de double vitrage U (W/(m²K))
Verre clair + verre basse ε (4 mm) 1.30 Verre basse ε + verre basse ε (4 mm) 0.85
2.1.4 Exemple de solution optique et thermique
Tous les vitrages que nous avons mentionnés précédemmentne sont pas disponibles sur le marché à l'exception d'un vitrageélectrochrome récemment commercialisé.
Nous présentons deux exemples qui intègrent les solutionstechniques exposées précédemment. Le vitrage de demaindevra cumuler les évolutions en optique et en thermique. Lesfigures 20 et 21 présentent deux exemples.
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 fautaugmenter au maximum la transmission lumineuse eténergétique lorsque le système chromogénique est dansun état décoloré.
• Le système chromogénique placé sur la vitre externepermet de moduler la transmission énergétique duvitrage complet. La position externe du systèmechromogénique permet d'évacuer les caloriesemmagasinées par absorption énergétique durayonnement solaire dans un état coloré. Plusieurssolutions de matériaux chromogéniques sontenvisageables, mais la plus pertinente est un systèmeélectrochrome.
• L'aérogel de silice permet de fixer un coefficient dedéperdition thermique faible.
• Le système de transmission directe/diffuse placé enpartie interne du complexe verrier permet de moduler lavision. Plusieurs solutions sont possibles (thermotropes,particules suspendues et cristaux liquides). Les cristauxliquides sont les plus simples d'utilisation et ils ontl'avantage d'être disponibles commercialement.
Elément chromogénique
Aérogel de silicemonolithique
Elémenttransparent/diffusant
Couche anti-réflexion
Intérieur
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Soudure sur les bords du vitrage
Raccord de la pompe à videintercalaire
Verres
Ce vitrage ne nécessite pas de couche basse émissivité parceque l'aérogel de silice est en contact avec le verre. Lecoefficient U d'un tel vitrage est évalué à 0.66 W/(m².K). Cettevaleur peut être encore améliorée en réduisant la conductivitéthermique de l'aérogel de silice monolithique en diminuant lapression partielle de gaz dans le squelette de silice.
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 à8 mm (système électrochrome de 3 mm, vide inférieur à 1 mmet 3 mm pour le système de transmission lumineuxdirect/diffuse.
• La couche externe anti-réflexion est obligatoire pour lesraisons indiquées dans la description du vitrage S1.
• Le système chromogénique est identique au vitrage S1.
• Le vide entre le système chromogénique et le système detransmission lumineuse directe/diffuse permet de fixerune déperdition thermique très faible. Son épaisseur peutêtre réduite à l'épaisseur des écarteurs (0.15 mm).
• La couche basse émissivité limite la transmissionénergétique du complexe verrier. Elle est déposée sur lesystème de transmission lumineux directe/diffuse. Onpeut ajouter une autre couche basse émissivité en vis àvis.
• Le système interne de modulation de la transmissionlumineuse 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 Upour une seule couche basse émissivité ne permet pas dedescendre sous la barre des 1W /(m².K).
Pour ces deux types de double vitrage, il est difficile de donnerdes valeurs du facteur solaire g, toutefois, la modulation de latransmission devrait permettre d'obtenir des valeurs comprisesentre 15 et 50.
Elément chromogénique
Elémenttransparent/diffusant
Couche anti-réflexion
Vide
Couche basse ε
IntérieurExtérieur
La figure 22 représente la position de différents élémentsverriers selon le facteur de déperdition thermique et le facteursolaire g. Du double vitrage clair au triple vitrage composé dedeux verres basse émissivité, les éléments sont directementcomparables. Les deux zones oblongues grisées définissentles domaines de la fenêtre de demain. En effet, si la modulationde la transmission devient possible, le facteur solaire pourrafluctuer entre ces deux valeurs. Le coefficient de déperditionthermique U devrait rester inférieur à 1 W/(m².K).
De tous les vitrages présentés qui permettent d'améliorer lespropriétés optiques et thermiques, un seul est actuellementcommercialisé : le vitrage électrochrome. Il est très difficile dedonner des indications précises sur les dates de mise sur lemarché des différentes autres solutions techniques que nousavons évoquées.
Pour les vitrages à faibles déperditions thermiques, les produitsqui apparaîtront le plus rapidement sur le marché sont ceux quipermettront de réaliser une chute importante du facteur U.Certains assemblages de produits permettent aujourd'huid'obtenir des coefficients U proche de 1W/(m².K). La seulepossibilité connue à ce jour qui réduise le facteur dedéperdition thermique U de moitié (U < 0,5 W/(m².K)) estl'utilisation d'aérogel de silice en dépression. Il semblenéanmoins difficile d'envisager un délai inférieur à cinq ansenviron pour la mise sur le marché de ce type de solutions.Enfin, pour ce qui concerne les vitrages sous vide, unepremière mise sur le marché pourrait se concrétiser dans undélai d'un à deux ans.
Figure 22 : Comparaison des performances de différents types de vitrage
Isolation Thermique
12 Performances énergétiques des éléments transparents - Perspectives et prospective - 2. Vers des sauts technologiques
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
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
Fact
eur
sola
ire g
2.2 MenuiseriesDifférents matériaux sont à l'étude pour éviter la présence dechlore, présentant des dangers vis-à-vis du comportement aufeu :
ABS, polypropylène haute densitéPolyester renforcé de fibres de verre (qui éviterait la présence de renforts)PolyuréthaneComposites avec fibres de carbone
Ils ne présentent actuellement par rapport au matériau PVCaucun avantage thermique notable.
Leur développement se heurte principalement aux avantageséconomiques du PVC, dont par ailleurs tous les aspectstechnologiques sont bien maîtrisés.
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