Publisher’s version / Version de l'éditeur: Solplan Review, 153, pp. 1-3, 2010-07-01
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Isolation thermique haute performance : toujours plus Mukhopadhyaya, P.
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Isolation thermique haute performance : toujours plus
Par Phalguni Mukhopadhyaya
La recherche continue sur l’efficacité énergétique dans les bâtiments a montré que l’utilisation des isolants haute performance était un moyen prometteur de réduire la consommation d’énergie pour la climatisation des locaux. Un système haute performance, le panneau d’isolation sous vide (PIV), présente notamment un intérêt tout particulier à cause de sa valeur isolante exceptionnelle, jusqu’à R-60 par pouce, voire davantage.
Malgré leurs valeurs isolantes élevées, les PIV n’ont pas pénétré le marché de la construction
rapidement pour trois raisons : leur coût, la nécessité de les protéger des perforations, et l’absence de données sur leur performance à long terme ou de procédure pour prévoir la performance à long terme. L’Institut de recherche en construction du CNRC (IRC-CNRC), en collaboration avec d’autres organismes de recherche nationaux et internationaux, ainsi qu’avec des intervenants du milieu de la construction s’est récemment penché sur ces questions.
La technologie
Les panneaux d’isolation sous vide (PIV) sont des éléments dont la performance est basée sur le fait que l’absence ou la réduction de la pression gazeuse à l’intérieur du matériau à pores ouverts augmente son potentiel isolant thermique. Ainsi, les PIV sont souvent constitués d’une âme faite de matériau à pores ouverts insérée dans un matériau imperméable aux gaz et comprennent les trois principaux éléments suivants :
1. le matériau d’âme, à pores ouverts (donc capable d’évacuation), doit résist er à la pression
ext erne causée par la pression at m osphérique. Les matériaux d’âme idéaux doivent présenter
une structure à pores ouverts, des pores de très faible diamètre, une bonne résistance à la compression pour supporter la pression atmosphérique et une très forte résistance aux rayons infrarouges. Les matériaux nanoporeux facilitent l’obtention d’une conductivité très faible même avec des niveaux modérés d’évacuation.
2. une barrière contre les gaz/feuille doublure, qui tient lieu d’enveloppe étanche à l’air et à la vapeur pour le matériau d’âme. La performance à long terme d’un PIV dépend très fortement de la performance de cette barrière contre les gaz.
3.un dégazeur/dessiccateur, qui est ajouté au matériau d’âme pour absorber les gaz atmosphériques et la vapeur d’eau résiduels ou qui s’infiltrent dans l’enveloppe du PIV. L’ajout d’un dégazeur/dessiccateur accroît la performance et la longévité du PIV.
Ces trois éléments sont illustrés Figure 1.
getter/desiccant : dégazeur/ dessiccat eur
core material : m at ériau d’âm e
Core Material
Gas Barrier / Facer Foil
Getter / Desiccant
Gas Barrier
Core Material
(a) Schéma (b) Photo
(coupe de la barrière contre les gaz dans un coin) Figure 1 – Éléments du PIV
Avantages des PIV
La capacité d’isolation thermique des PIV est jusqu’à 10 fois supérieure à celle des matériaux isolants traditionnels (Figure 2). Les PIV sont donc particulièrement utiles dans les endroits où l’espace est très limité ou là où la demande énergétique est forte.
0 10 20 30 40 50 60 70
Air Space Vermiculite Perlite Cellulose Mineral Fibre Polymeric Foam Aerogel VIP R -V a lu e Pe r In c h .
Figure 2 - Comparaison de la résistivité thermique des PIV et de divers matériaux isolants courants.
Air Vermiculite Perlite Cellulose Fibre minérale Mousse polymérique Aérogel PIV Recherche de matériaux d’âme alternatifs
La performance thermique à long terme des panneaux d’isolation sous vide dépend principalement de la barrière/membrane contre les gaz, et du matériau d’âme. Alors que la barrière contre les gaz permet de maintenir un environnement étanche à l’air et à la vapeur, le matériau d’âme sert d’isolant. Les recherches à l’IRC-CNRC ont montré que la technologie du vide et les matériaux des feuilles disponibles dans le commerce offrent une résistance efficace contre la pénétration de l’air et de la vapeur aux jointures de la barrière contre les gaz.
Le coût relativement élevé reste un obstacle à l’utilisation des PIV en construction. Les chercheurs de l’IRC-CNRC étudient actuellement d’autres matériaux d’âme dans le but de réduire le coût des PIV.
Applications en construction
La protection contre les perforations est importante car la haute performance des PIV réside dans le maintien du vide. Les PIV doivent donc être bien protégés contre tout dommage mécanique qui serait dû aux charges fonctionnelles ou activités de construction comme le clouage. En revanche, si le vide était endommagé, la résistivité thermique du matériau d’âme resterait au moins aussi efficace que tout autre matériau d’isolation standard. Mais lorsque les PIV sont placés dans des situations où l’espace disponible pour l’isolant est limité, une rupture du vide pourrait entraîner des valeurs d’isolation en-dessous des exigences.
Le processus de développement des VIP nécessitera donc de prévoir des procédures et des normes pour la manutention et le contrôle de qualité. De plus, il faudra analyser plusieurs nouveaux concepts. Par exemple, une des utilisations évidentes des PIV est l’isolation des panneaux de revêtement préfabriqués pour lesquels le béton ou toute autre couverture rigide leur assure déjà une certaine protection mécanique.
Dans le cas des constructions à ossature en bois, on étudie l’utilisation de la fibre de carbone pour protéger les PIV. Une autre possibilité consiste à utiliser des panneaux isolants rigides classiques pour maintenir les PIV centrés dans le vide de l’enveloppe et loin des dangers potentiels des dispositifs de fixation. En outre, ces matériaux supplémentaires amélioreraient la valeur d’isolation globale et réduirait le pont thermique aux jonctions des panneaux PIV.
Perspectives
Suivant la recherche menée à l’IRC-CNRC et ailleurs, il semble évident que les panneaux d’isolation sous vide sont une solution prometteuse dans les bâtiments car ils peuvent réduire de façon importante la consommation énergétique.
Au cours des cinq aux dix prochaines années, on estime que les PIV demeureront plus coûteux que les matériaux d’isolation traditionnels offrant une même valeur R. Mais leur coût devrait diminuer grâce aux progrès de la recherche, à un plus gros volume de production et à
l’automatisation des procédés de fabrication, rendant les PIV de plus en plus attrayants sur le plan économique.
À plus brève échéance, plusieurs produits, comme les systèmes de chauffage par rayonnement pour planchers, les portes extérieures et les éléments de façade préfabriqués, pourraient tirer profit de la valeur isolante et du faible encombrement des PIV.
Plusieurs projets prototypes ont déjà été menés à bien ou sont en cours en Europe sur la technologie des PIV, et au moins un projet a été réalisé au Canada. Pour en savoir plus sur la recherche sur les PIV, sur leurs propriétés et sur leurs usages, visitez le site (en anglais) : http://www.ecbcs.org/annexes/annex39.htm#p
Pour obtenir plus de renseignements sur la recherche menée à l’IRC-CNRC, veuillez
communiquer avec M. Phalguni Mukhopadhyaya à l’adresse Phalguni.Mukhopadhyaya@nrc-cnrc.gc.ca.
M. Phalguni Mukhopadhyaya, Ph. D., est agent de recherche senior au sein du programme Enveloppe et structure du bâtiment de l’Institut de recherche en construction du CNRC.
