Mesurer la performance thermique des super isolants

Lettre d'information - Décembre 2017

Alors que les super isolants font l’objet de travaux de recherche depuis de nombreuses années, une nouvelle étape vient d’être franchie. Le LNE a mis au point une méthode de mesure permettant aux industriels de déterminer avec une incertitude maîtrisée les performances thermiques de parois complexes et non plus seulement des matériaux…

Les fabricants de matériaux super isolants peuvent désormais mesurer la performance thermique des parois constituées de leurs produits

De structure complexe et devant répondre aux contraintes sévères du secteur du bâtiment, les super isolants font l’objet de travaux de recherche depuis de nombreuses années. Une nouvelle étape en termes de mesure de leur performance thermique vient d’être franchie, présentée par le LNE lors du 13ème symposium international des isolants sous vide (IVIS 2017), une conférence destinée à favoriser le dialogue entre les scientifiques du monde entier sur le développement et la production de matériaux super isolants (SIM) qui s’est tenue à Paris en Septembre dernier.

Un pouvoir isolant au moins 4 fois supérieur à celui des isolants classiques

Les SIM ont la particularité de présenter des conductivités thermiques très faibles en comparaison de matériaux plus traditionnels. Ainsi la conductivité thermique des isolants sous vide peut atteindre après vieillissement 5mW/mK alors qu’elle est de 20 à 40 mW/mK pour les produits d’isolation plus traditionnels. Il s’agit donc d’une augmentation de performance d’un facteur d’au moins 4.

Une méthode de mesure directe du coefficient de transmission thermique "U"

Banc d’essais REBECCA

Le LNE a mis au point une méthode de mesure directe du coefficient de transmission thermique "U" intégrant l’ensemble des ponts thermiques d'une paroi isolée par des panneaux isolants sous vide. A cette fin, le LNE a développé un banc d’essai, nommé REBECCA (Recherche et Essais des Bâtiments et des Émetteurs de Chaleur sous Climat Artificiel), constitué d’une chambre d’essai de 3.45x3.6x3.6 m3 positionnée dans une enceinte climatique.

5 des 6 faces de la chambre d’essai sont isolées de façon importante pour réduire les pertes thermiques latérales, alors que la face avant est équipée de la paroi à analyser. Il s’agit d’une mesure basée sur le principe de la boite chaude gardée. A sa conception, ce banc a été modélisé sous COMSOL multiphysics pour optimiser ses dimensions afin de réduire les incertitudes de mesure.

3 méthodes ont été comparées : la balance thermique, l’utilisation de capteurs flux métriques et la détermination par calcul. Ce banc permet d’obtenir des incertitudes de mesures des performances thermiques de paroi proche de 10% d’incertitude, ce qui est un résultat particulièrement bon pour ce type de mesure.

L’étude réalisée sur une paroi contenant des produits sous vide a permis d’autre part de quantifier par mesure l’effet des ponts thermiques.

Le LNE permet ainsi aux industriels de déterminer avec une incertitude maitrisée les performances thermiques de parois complexes et non plus seulement des matériaux, tout en ayant la possibilité d’observer par caméra infrarouge les ponts thermiques grâce au recul visuel que permet la chambre.

Le LNE également acteur du projet INNOVIP

Dans le même domaine, Le LNE participe au projet H2020 INNOVIP(1) financé l’Union européenne. Ce projet vise au développement d’un produit d’isolation hautement efficace et multifonctionnel basé sur des produits sous vide dont la mise en œuvre est facilitée et dont les ponts thermiques sont réduits. L'objectif est de développer un produit final moins fragile, plus facile à fabriquer et à installer, et avec un prix de marché inférieur à celui des solutions du même type présentes sur le marché. Le banc REBECCA sera utilisé pour quantifier la paroi ainsi développée.

1 Innovative multi-functional Vacuum-Insulation-Panels H2020 INNOVIP

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