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En anglaisRÉSUMÉ
Les matériaux isolants ont beaucoup évolué ces dernières années, avec des conséquences remarques sur leurs performances. Et les industriels continuent leurs efforts de recherche et développement, notamment par l'utilisation de superisolants, des applications spécifiques en isolation dynamique ou encore l'utilisation de nouveaux gaz interstitiels. Cet article présente une classification des différents matériaux isolants, avec leurs propriétés thermiques et d'aptitude à l'emploi.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Catherine LANGLAIS : Ingénieur civil des mines - Directrice générale, Saint-Gobain Recherche - Ancien Chef de service à ISOVER Saint-Gobain Centre de recherches industrielles de Rantigny
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Sorïn KLARSFELD : Docteur de l’Université de Paris - Ancien chef de laboratoire à Saint-Gobain Recherche
INTRODUCTION
La production et les performances des isolants thermiques ont marqué des importants progrès ces dernières décennies et en particulier à partir des années 1970. Le nombre d’isolants disponibles sur le marché et, en particulier, d’isolants légers a augmenté et leurs propriétés thermiques et d’aptitude à l’emploi ont été sensiblement améliorées.
Trois facteurs qui ont joué un rôle important dans la réalisation de ces progrès peuvent être mentionnés :
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l’évolution rapide et l’amélioration des technologies de fabrication des isolants avec une augmentation des productivités et une réduction des coûts ;
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l’approfondissement des connaissances sur les bases physiques du fonctionnement des isolants ;
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la mise en place d’un système de contrôle de qualité pour garantir les propriétés des produits manufacturés, d’une part, par l’élaboration de normes pour définir et quantifier les propriétés des isolants (spécifications) et fixer les méthodes de mesure (la mise au point d’appareils et matériaux de référence, en particulier pour les mesures de conductivité thermique) et, d’autre part, par l’organisation d’un ensemble de procédures de contrôle de fabrication et de certification de produits, comme le programme ACERMI en France, pour assurer des produits de hautes performances techniques.
À compter du 1er juin 2001 un nouveau document intitulé « Réglementation thermique RT2000 », élaboré par le CSTB est entré en vigueur en France, visant à contribuer, d’une part, à la diminution de la consommation d’énergie et, d’autre part, à l’optimisation du confort dans le domaine du bâtiment. Tous les acquis en matière d’isolants thermiques mentionnés ci-dessus, dont l’harmonisation des méthodes de travail sur le plan européen (normalisation EN), sont pris en compte. Grâce à ces résultats, un logement construit en 2000 consomme moitié moins d’énergie qu’un logement construit en 1974.
Malgré les progrès mentionnés, on ne peut pas dire que l’effort de recherche et de développement dans le domaine des isolants thermiques a été affaibli. En effet, les différentes tendances relevées à l’heure actuelle qui ouvrent de nouvelles perspectives sont notamment :
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l’extension du domaine d’utilisation des superisolants, en particulier les nanomatériaux et les isolants sous vide dans le domaine de la température ambiante et du bâtiment (double vitrage de haut pouvoir isolant, paroi transparente, etc.) ;
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le développement d’applications spécifiques des isolants, par exemple l’isolation dynamique réunissant à la fois l’utilisation des isolants à hautes performances, l’inertie thermique des bâtiments et les apports solaires ;
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l’étude de nouveaux gaz interstitiels de basses conductivités thermiques, non nuisibles à la couche d’ozone atmosphérique ;
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une meilleure maîtrise de la structure morphologique de la matrice solide des isolants (contrôle de l’anisotropie et répartition de masse volumique) pour améliorer le pouvoir isolant.
Cela pour ne citer que quelques-unes des orientations actuelles des recherches et développement dans un domaine d’activité en pleine évolution.
Pour les « Notations et symboles », on se reportera à l’article .
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2. Propriétés des matériaux isolants
2.1 Propriétés thermiques
Les conductivités thermiques indiquées dans ce paragraphe pour une température moyenne, conventionnelle, de 10 oC proviennent, dans une large mesure, du document de référence « Réglementation thermique RT2000. Règles de calcul Th-Bât/Th-U » [17]. Par la suite ce document sera mentionné « DTU Règles Th-U, ou Th-U (DTU : Document Technique Unifié) et concernent les isolants manufacturés pour le domaine du bâtiment. Ce sont les valeurs officielles et obligatoires « par défaut » à prendre en compte pour les calculs thermiques des éléments de construction. Ces valeurs ont permis aussi la classification des isolants dans le cadre de chaque type de matériau.
Il faut mentionner que ces conductivités thermiques utiles sont des valeurs majorées forfaitaires, typiques d’une famille de produits (valeurs enveloppe ) pour tenir compte de la grande variété de paramètres qui peuvent intervenir et contribuer à la dispersion des résultats de mesure. La prise en considération de ces valeurs dispense le fabricant de toute autre justification que l’appartenance à la famille du produit considéré. Les caractéristiques thermiques ainsi obtenues (conductivité thermique, coefficient de transmission thermique) priment sur celles indiquées par le DTU.
Pour chaque type de matériau et en fonction de sa provenance, les valeurs données par le DTU peuvent être précisées à la demande des fabricants de matériaux d’isolation thermique dans le cadre du programme de certification ACERMI qui attribue à chaque type de produit un certificat de qualification.
Les valeurs de référence DTU sont complétées dans ce paragraphe par les résultats de mesure ACERMI [conductivités thermiques ou courbes moyennes λ (ρ )] obtenus en France pour l’ensemble des produits commercialisés à l’heure actuelle.
ces résultats nous ont été aimablement transmis par le LNE avec l’accord de la direction de l’ACERMI. Ils peuvent être complétés par ceux donnés dans...
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