1.4 Présentation du projet de recherche
1.4.2 Idée générale du projet de recherche
Nous avons vu précédemment que les systèmes d’isolation par l’extérieur sont globalement plus performants que ceux par l’intérieur. Cependant, ils sont longs à mettre en œuvre. La recherche porte donc sur un moyen de simplifier la pose en créant un système tout-en-un, sur mesure, sans découpes ni reprises sur site.
L’idée générale de l’entreprise Norpac est de transposer les techniques d’habillement au bâtiment. En effet, de la même manière que nous mettons un pull lorsqu’il fait froid, le bâtiment pourrait être isolé par l’extérieur à l’aide de matériaux textiles. Ces matériaux, de par leur souplesse et leur légèreté, sont très différents des matériaux durs habituellement utilisés dans le bâtiment. Ces particularités permettront ainsi d’envisager des techniques nouvelles pour la fixation de l’isolation.
Bien évidemment, tout ceci n’est viable que si l’isolant est performant : nous travaillerons donc également à l’amélioration des performances thermiques de celui-ci afin de pouvoir avoir l’isolant le plus mince et léger possible.
Les attentes des acheteurs sont multiples : prix peu élevé, bonnes performances d’isolation, bonne durabilité, mise en valeur du bâtiment (parement permettant une revalorisation des bâtiments de logement sociaux par exemple)…
Les objectifs à atteindre du nouveau système baptisé « Isolpac » en comparaison des systèmes existants sont décrits dans le Tableau 4.
ITI ITE Isolant / Contre cloison Panneaux Composites Isolant / Enduit Isolant sous bardage ou ossatures Mortier projeté ISOLPAC Isolation thermique ++ ++ +++ +++ + +++ Confort d’été + + ++ ++ + ++ Pont thermique + + ++ ++ ++ +++ Pose + +++ ++ + +++ +++ Esthétique + + + +++ + +++ Coût +++ +++ ++ + +++ ++
Tableau 4 : Objectifs à atteindre pour le nouveau système, en comparaison avec les systèmes existants
Les recherches bibliographiques ont montré qu’aucun système de ce genre n’existe aujourd’hui. Elles ont également montré la multidisciplinarité du sujet : Il faudra traiter de la Thermique, de l’Hygrométrie, de la Mécanique et de la Chimie.
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1.4.2.1 Le nouveau complexe isolant : description et contraintes identifiées
Le nouveau complexe isolant à développer est un produit « tout textile » composé d’un isolant et d’une toile. Cette dernière a pour rôle de protéger l’isolant de l’humidité et des UV, tout en étant respirante.
Figure 32 : Schéma représentatif du nouveau complexe isolant
L’une des difficultés principales réside dans l’étude de l’assemblage entre l’isolant et sa toile protectrice. En effet, il convient de s’assurer de la compatibilité de ces deux éléments entre eux. Le travail de recherche porte donc en partie sur l’assemblage des différents éléments de ce complexe isolant pour qu’il réponde aux exigences thermiques et aux réglementations exigées dans la construction.
L’isolant sera développé par PEG, un industriel partenaire de Norpac. Il s’agit d’un non-tissé en ouate de polyester. La ouate de polyester utilisée est en partie issue du recyclage de bouteilles d’eau en plastiques. PEG commercialise à ce jour son isolant, mais celui-ci est à adapter pour qu’il soit compatible avec les exigences du nouveau complexe. Il faudra notamment travailler sur une optimisation des propriétés suivantes :
- conductivité thermique - densité
- comportement vis-à-vis de la vapeur d’eau - quantité de fibres thermoliantes
Ces dernières propriétés sont des facteurs clés pour s’assurer de la performance du nouveau complexe. En effet, l’optimisation de la conductivité thermique nous permettra d’avoir des panneaux isolants le moins épais possible. D’autre part, la densité influant directement sur les performances thermiques de l’isolant, il faudra trouver la densité optimale, tout en assurant à l’isolant une bonne résilience (Dominguez-Munoz F., 2010). De plus, les comportements vis-à-vis de la vapeur d’eau de l’isolant seront importants à déterminer car ils permettront de connaître les exigences de perméabilité à la vapeur d’eau de la toile extérieure qui va le protéger. En effet, ces deux valeurs dépendent l’une de l’autre (Pavlik Z., 2009). Enfin, les fibres thermoliantes assurant la cohésion mécanique de l’isolant mais diminuant les performances thermiques de l’isolant, il faudra en trouver le bon dosage (Achchaq F., 2009).
Les toiles seront développées par un 2ème industriel partenaire : Dickson Constant. Un travail sera fait sur les toiles existantes de Dickson afin qu’elles puissent remplir les différentes fonctions qu’elles doivent assurer, tout en étant compatible avec l’isolant :
- Etanchéité
- Perméabilité à la vapeur d’eau - Resistance aux UV
- Réparabilité, entretien… Soudure
58 Ces propriétés sont indispensables au bon fonctionnement du complexe. En effet, La toile extérieure par exemple doit empêcher l’eau de pénétrer dans l’isolant car la présence d’eau liquide dans un isolant diminue fortement ses performances thermiques et peut être la cause de dégradations (Langlais C., 2004). De plus, la toile doit laisser l’isolant « respirer ». Si cela n’est pas le cas, il y aura apparition de condensation à l’interface entre la toile et l’isolant. Cette condensation va diminuer les performances de l’isolant et peut le dégrader (Toman J., 2009). Enfin, la toile sera soumise directement à l’action des UV et de la pluie. Or, afin de satisfaire à la garantie décennale obligatoire dans les produits du bâtiment, la toile devra conserver ses propriétés physiques et mécaniques au cours du temps, même après avoir subi les agressions extérieures (Pérez J.M., 2010).
Une caractérisation de chaque toile étudiée sera effectuée afin de déterminer leurs étanchéité, leurs résistances à la diffusion de la vapeur d’eau, leurs résistances aux UV ainsi que leurs résistances mécaniques. Des corrélations devront être étudiées entre les normes utilisées dans le domaine du textile et celles utilisées dans le domaine du bâtiment.
Les éléments, toiles et isolant, devront être assemblés de manière à préserver les qualités de chacun des constituants du complexe, et enfin répondre aux diverses réglementations du bâtiment (résistance au feu, résistance mécanique…). L’assemblage, appelé « confection » dans le domaine du textile, sera réalisé par le partenaire BHD. Cette entreprise est spécialisée dans la découpe, l’assemblage et la pose de toiles tendues dans le bâtiment. Par ailleurs, la confection a également ses contraintes techniques et économiques. Il convient de trouver les meilleurs solutions pour garantir la durabilité et le bon fonctionnement du nouveau système, tout en alliant esthétique et coût de production minimisés.
Mon rôle sera de coordonner l’ensemble des recherches des différents intervenants pour s’assurer de la cohérence de celles-ci. Par ailleurs, je réaliserai une partie des essais et analyserai et interpréterai l’ensemble des résultats, accompagnée des chercheurs de l’Ecole Centrale de Lille, afin de guider les équipes de recherche. Au besoin, je mettrai en place de nouveaux protocoles d’essai adaptés aux matériaux considérés.
1.4.2.2 Assemblage des panneaux : contraintes et idées
Les isolants existants sur le marché de l’isolation par l’extérieur sont longs et difficiles à poser (Choquart M., décembre 2009), d’où un coût de mise en œuvre important et un prix de revient non négligeable pour l’utilisateur. En effet, une isolation par l’extérieur coûte au total (fourniture des matériaux et pose) entre 70 et 200€/m² contre entre 20 et 30€/m² pour une isolation par l’intérieur. Ce surcoût s’explique notamment par la pose qui représente à elle seule environ 50€/m².
L’objectif de la thèse est de développer un nouveau système isolant qui serait simple et rapide à mettre en œuvre (ne nécessitant pas de découpes sur chantier ni matériel
spécifique). Une partie de la recherche se concentrera donc sur la conception d’un nouveau système d’accroche et d’assemblage pour cet isolant. Les propriétés textiles de celui-ci devraient permettre d’autres moyens d’accroche innovants issus de notre recherche.
L’assemblage consiste à relier entre elles les différentes bandes d’isolant que l’on fixera sur le bâtiment (Figure 33). C’est une étape importante de la pose qui doit pouvoir permettre un gain de temps. Il convient ici de trouver un nouveau système efficace qui préservera l’étanchéité à l’air et à l’eau du complexe.
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Figure 33 : Schéma d'assemblage des lés
Par ailleurs, dans le cas d’une pose de l’isolant en rez-de-chaussée, il faudra veiller à ce que l’isolant ne puisse pas être retiré trop facilement pour éviter tout vandalisme et être conforme aux réglementations spécifiques aux ITE en RDC.
1.4.2.3 Fixation du complexe textile sur le bâtiment : enjeux et idées
Les fixations permettent l’accroche du complexe isolant sur le bâtiment (Figure 34). C’est une étape délicate car elle est souvent la cause de percement de l’isolation ou d’utilisation de parties métalliques et donc de création de nombreux ponts thermiques.
Figure 34 : Schéma de fixation de l'isolant
Il faudra donc trouver un nouveau système qui limitera ces percements ou l’utilisation de métaux. Comme pour l’assemblage, ce système devra garantir l’étanchéité à l’air et à l’eau et ne devra pas pouvoir être retiré trop facilement à partir du rez-de-chaussée.
Pour le moment, l’idée est de reprendre au maximum les techniques propres au textile. La fixation du complexe par bandes auto-agrippantes a ainsi été étudiée. Elle permettrait une pose rapide, simple et sans ponts thermiques (contrairement à la pose mécanique classique où l’isolant est percé de chevilles mécaniques, ce qui peut créer jusqu’à 15% de pertes énergétiques).
Il faudra travailler à l’obtention des autorisations de pose du nouveau système. En effet, les systèmes existants sont réglementés dans les DTU, mais il n’existe pas vraiment de réglementation pour les nouveaux systèmes. Il est alors nécessaire d’obtenir des Avis Techniques du Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) afin de pouvoir poser le nouveau système.
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