LABORATOIRE THERMIQUE UNIQUE EN EUROPE

Pourquoi un tel laboratoire est-il incontournable à l’évolution thermique de l’enveloppe du bâti, à la lutte contre le réchauffement climatique et au développement économique des entreprises du bâtiment & industriels du secteur ?

 

Forme Juridique SCIC (Société coopérative d’intérêt collectif) à savoir un laboratoire sous forme de coopérative ouverte à tous.

Un espace coopératif pour membres associés. Un espace adhérent.

A quoi sert ce laboratoire ?

 

  • Mesurer des compositions complètes multi technologies de parement intérieur au parement extérieur selon toutes les conditions météorologiques existantes. Pluie, neige, vent, sécheresse, froid extrême, froid moyen, chaud extrême, etc.
     
  • Mesurer le comportement d’un isolant seul dans ces mêmes conditions et déterminer ses points forts.
     
  • Associer les matériaux selon leurs points forts pour réaliser un complexe isolant performant et régulier en toutes saisons.
     
  • Créer une banque de données accessible à tous (architectes bureaux d’études industriels, techniciens des collectivités etc.) sur les différents isolants et leurs propriétés toutes saisons, ainsi que sur les complexes de murs performants déjà mesurés et validés.
     
  • Faire de ces résultats des données à intégrer dans les moteurs de calculs comme mesure finale sans passer par la formule Lambda et empilage de R dont l’inexactitude est démontrée et prouvée scientifiquement.
     
  • Favoriser le développement et l’innovation industrielle des entreprises du secteur en toute impartialité et transparence, les assister dans le développement de leurs innovations à un coût très abordable, leur faire des pré-certifications de mise sur le marché. Puis délivrer des avis techniques thermiques : « ATT » pour reconnaissance dans les moteurs de calcul.
     
  • Et aussi le meilleur avis thermique : Le test ATT4S Avis technique thermique 4 Saisons
     
  • Mettre également ce laboratoire à disposition des universités pour associer les futurs acteurs de la filière à la recherche fondamentale et aux innovations.

ELEMENTS ANNEXES / LEXIQUE

TERME   DEFINITION
Lambda   Coefficient de migration thermique
R   Coefficient de Résistance thermique
U   Coefficient de déperdition thermique
Calcul du R  

Epaisseur de l’isolant en mètre divisé par le Lambda 

exemple : pour un isolant ayant un Lambda de 0.035 et une épaisseur de 150mm soit 0.150m

On calculera : 0.150 m / 0.035 = R 4.285

Le R et le U sont inversement proportionnels soit : R=1/U et U=1/R

Delta T   Différence de températures
Delta P   Différences de pressions RT 2012 Règlementation thermique actuelle
BPAS   Bâtiment Passif proche de l’autosuffisance en énergie
BPOS   Bâtiment à énergie positive (produit plus qu’il ne consomme)
Empilage de R   Addition des coefficients R selon les épaisseurs
Courbe de R   Relevé des résistances thermiques d’un isolant en fonction des différentes températures extérieures, la température intérieure devant rester constante. Voir schéma ci-dessous

EXEMPLE DE RELEVÉS DE "R"

EXEMPLE DE COURBES DE "R"

 

A qui est destiné un tel laboratoire ?

 

A ce jour une seule donnée est connue des Thermiciens : Le Lambda, un grand nombre de technologies ne sont pas mesurables par le lambda.

Cette donnée n’étant pas un élément constant mais variable il est donc indispensable de connaître le comportement d’un matériau, d’un complexe ou d’un mur complet dans toutes les conditions météorologiques que nous rencontrons dans l’hexagone, Europe et DOM.

Les utilisateurs du laboratoire :

 

- Toute personne ayant des fonctions politiques désireuse d’apporter des solutions au réchauffement planétaire par la performance thermique de l’enveloppe du bâti

- Industriels pour mesures, développement et certifications

- Personnes de la R&D Entreprise innovantes.

- Architectes, Bureaux d’études, Thermiciens

- Collectivités, responsables de l’environnement, développement durable

- Professeurs, enseignants, étudiants

- Membres de clusters, pôles de compétitivité du secteur bâtiment, environnement.

- Associations de consommateurs

- Organismes publics tels que l’Ademe, Anah, CAUE Syndicats d’énergie etc.

 

1) OBJET :

 

Etudes sur la migration des flux thermiques et hygrométriques dans la matière et les complexes multi-matériaux et multi-technologies, les différences de pressions leur incidence sur l’isolation.

 

LE TEST 4S (test quatre saisons)

Réalisation des tests 4 S, tenant compte des deltas thermiques allant de -20°C a +80°C, de l’hygrométrie de l’air et des matériaux ainsi que la vitesse du vent.

 

Mesurer l’inter réactivité des matériaux associés et en déterminer l’incidence des points d’impact

Centre de recherches sur de nouvelles technologies pour l’amélioration des performances thermiques de l’habitat en particulier et du bâtiment en général.

 

Tests thermiques climats de métropole et tropicaux.

 

Ne pas tester seulement un produit isolant seul mais des associations de matériaux et technologies allant jusqu'à une paroi complète de parement à parement.

 

2) CONSTATS SELON EXPERIMENTATIONS DEJA REALISEES

 

a) Le Lambda :

 

Aujourd’hui, il est procédé à la mesure de la résistance thermique d’un matériau seul, tenant compte d’une température extérieure de 0°C, d’une température intérieure de 20°C et d’une épaisseur de 100mm pour en déterminer un LAMBDA.

 

Cette formule est quasi réelle sur une épreuve de 100mm avec un delta T de 20°C un vent nul et une hygrométrie moyenne de 40 à 60% mais force est de constater après quelques mesures in situ ou en laboratoire, les facteurs : Delta T, Humidité et vent font considérablement varier le Lambda.

 

Après quelques tests de mesures in situ ou en laboratoire nous avons constaté les inexactitudes suivantes :

Le Lambda n’est pas proportionnel à l’épaisseur ce qui implique que la formule de calcul : épaisseur en mètre divisée par le lambda de l’isolant est inexacte. Lés matériaux ne réagissent pas tous de la même manière D’autre part elle n’est applicable partiellement que sur les isolants de masse.

 

Au plus l’épaisseur augmente, au plus le lambda augmente donc le coefficient R de résistance thermique diminue.

Il en est de même concernant les Deltas T ; A savoir : le lambda varie considérablement en fonction des températures (grands froids à froids extrêmes) et également dans le cas de chaleurs (confort d’été et climats tropicaux). La majorité des isolants liés au confort d’hiver se trouvent inefficaces en confort d’été.

 

L’association de matériaux seule permet de créer une paroi efficace été /hiver.

 

b) L’humidité.

 

Si l’hygrométrie de l’isolant augmente, la résistance thermique de celui-ci diminue en fonction du taux d’humidité constaté. L’eau étant un conducteur thermique excellent ! Dans ce sens il est impératif de pouvoir mesurer de façon précise l’incidence de l’hygrométrie dans un complexe isolant. Mesurée a l’aide d’un humidimètre une laine de verre en condition « chantier » peut contenir jusqu’à 15% d’humidité et selon le % d’humidité perdre de 30 à 50% de ses propriétés isolantes. Un exemple concret mesuré en laboratoire : une laine de verre annoncée par le fabricant à : Lambda 0,035 avec 12.5% d’humidité (stockage a l’abri de la pluie dans un local non chauffé) passe de 0.035 de Lambda à 0.048 soit sur 145mm R Constructeur 4.14 ; R mesuré : 3.02.

 

Il est donc impératif d’avoir des murs les plus secs possible. Faire migrer la vapeur d’eau domestique dans les murs est une erreur fondamentale avec certains isolants non régulateurs d’hygrométrie (type laine de verre).

 

Dans ce sens : évacuer l’humidité domestique mécaniquement est fortement recommandé.

 

c) Vitesse du vent et froid ressenti.

 

Il en est de même pour la vitesse du vent qui fait baisser la température extérieure et donc modifie à la baisse le coefficient de résistance thermique. (Froid ressenti)

 

d) Point d’impact

 

Nous avons constaté que le point d’impact est un élément fondamental dans la performance thermique de l’isolant, Si l’on étudie la courbe de migration thermique d’un isolant on constate que 50% de l’isolation se fait dans les premiers millimètres de l’isolant. En multipliant les couches d’isolant ou l’inter réactivité des isolants les uns par rapport aux autres on constate que l’on améliore considérablement les performances en associant différents matériaux entre eux en y intégrant une lame d’air.

 

On peut donc en déduire que le point d’impact d’un isolant est toujours le même pour un même matériau quelque soit son épaisseur le restant étant un filtre lent.

 

Associer des matériaux de structures différentes et de technologies différentes permet de réduire les épaisseurs et d’augmenter les performances en réduisant les coûts.

 

En thermique 1 + 1 ne fait pas 2 mais selon l’association des matériaux isolants, cela peut faire 1.8 comme 2.4.

 

Et selon les technologies associées, parfois moins et souvent plus.

 

L’épaisseur d’un isolant n’est aucunement un gage de performance thermique.

 

La seule association de matériaux adaptés et de technologies différentes permet une solution performante et économique.

 

Avec des produits et technologies identiques, nous n’aurons pas les mêmes performances selon que votre mur se situe au Nord, à l’Est, au Sud ou à l’Ouest. (Ombres et ensoleillement).

 

e) Les différences de pression

 

A des températures différentes, dans des locaux fermés, l’air n’a pas les mêmes pressions qu’il soit chaud ou froid.

 

L’air se dilate en chauffant, donc dans un local fermé la pression augmente, il se produit la même chose mais en dépression quand l’air refroidit.

En physique, les pressions veulent toujours s’équilibrer.

 

Dans ce sens a 0°extérieur et 20° intérieur l’air va migrer de l’intérieur vers l’extérieur emportant avec lui l’humidité domestique, qui se déposera dans le mur, dégradant ainsi les performances de l’isolant.

 

Au laboratoire, à l’aide de pressiomètres et un système compensatoire, nous rééquilibrons les pressions, pour ne laisser migrer (ou pas) que les différences thermiques.

 

En conclusion :

 

Les matériaux isolants et les technologies utilisés n’ont pas le même comportement au chaud et au froid, en milieu sec ou humide, en vent nul ou important.

 

Il est donc intéressant de pouvoir pour chaque matériau avoir une courbe de comportement et ainsi en définir les points forts et les points faibles.

 

En n’associant que les points forts selon les résultats souhaités on obtiendra un complexe multi matériaux plus économique, moins épais et plus performant.

 

La création du laboratoire CRESTEB permettra de réaliser une banque de données consultable par les bureaux d’études thermique, architectes, maitres d’œuvre et artisans qui pourrons ainsi selon leur situation géographique prescrire la solution la plus adaptée pour les clients en fonction des données statistiques météorologiques de leur projet.

 

3) FAMILLES DE PRODUITS

 

Dans les familles de produits et de technologies d’isolation on peut définir pour :

 

a) Les produits.

 

  • Les isolants à base de laine ou de fibres
  • Les isolants expansés ou extrudés
  • Les isolants réfléchissants, isolants minces, boucliers thermiques, émitance et émissivité
  • Les isolants à changement de phase (nanotechnologies)
  • Les lames d’air étanches, inertes ou ventilées.
  • Les barrières d’infiltrométrie et hygrométriques
  • Seuls les deux premiers (en vert) sont pris en compte dans les logiciels de calculs, tous les autres étant volontairement oubliés.

 

b) Les technologies

 

  • La masse
  • Les rupteurs
  • L’émissivité et l’émitance
  • Les nanotechnologies
  • Les barrières air et eau

Et d’autres encore en plein développement. Là encore, seule la masse est prise en considération.

 

Raisonnement sur les produits et technologies :

 

Force est de constater qu’augmenter les épaisseurs sur un seul matériau ou famille en mono technologie, ne sert strictement à rien thermiquement, sauf à en augmenter considérablement la facture.

 

Par contre associer (par exemple :) un laineux avec un expansé puis un bouclier thermique permet de réduire les épaisseurs très sensiblement, et augmenter considérablement les performances énergétiques du mur en toutes saisons.

 

4) LABORATOIRE

 

Si nous savons parfaitement mesurer, et ce de façon très précise, la résistance thermique d’un complexe multi matériaux et multi-technologies, à ce jour compte-tenu des multitudes de combinaisons possibles, de l’inter réactivité des matériaux, des facteurs climatiques régionaux, il n’est actuellement pas possible d’en définir préalablement la performance par calcul, mais uniquement par mesures.

 

Ainsi pour chaque complexe, le laboratoire permettra de valider une courbe de R en tenant compte des différences thermiques, humidité résiduelle, vitesse du vent.

 

Et ainsi selon les régions et en fonction des données moyennes de Météo France, il pourra être procédé, en laboratoire à l’expérimentation souhaitée, sur les critères de la région concernée.

 

Au fur et a mesure des tests et mesures réalisées, nous pourrions ainsi créer une banque de données, sur des complexes, qui permettraient aux professionnels de pourvoir choisir le bon assemblage pour parfaire la satisfaction de la clientèle et ainsi réduire considérablement la facture énergétique de la France.

 

Ce laboratoire devra également servir aux fabricants, services R&D, et chercheurs pour pouvoir innover et tester l’innovation à coûts raisonnables.

 

Il est regrettable que des sommes très élevées soient demandées à des entreprises innovantes et ou désireuses de l’être, pour accéder à de l’expérimentation et de la certification, c’est le plus gros frein jamais créé pour freiner voire stopper toute innovation.

 

La tolérance de + ou – un demi degré sur les mesures thermiques règlementaires est trop importante et laisse le champ libre à l’interprétation.

 

Cette « tolérance » permet de valider ou invalider un produit au simple fait qu’il soit  " ami " ou pas !!

INCIDENCE SUR LA TOLERANCE DE 5/10EMES SUR LA TSI

On peut constater que dans la colonne TSI (température de surface intérieure) un écart de la température de 5/10èmes de degrés permet de valider ou d’invalider un isolant.

 

D’où l’importance de travailler sur des mesures d’une précision minimale de 5/100èmes. Certification Cofrac.

5) Définition du Laboratoire :

Le laboratoire se divise en 4 zones

1-La température et conditions météorologiques extérieures (selon la région choisie)

2-LA température intérieure de l’habitat stabilisée a 20°C

3 -La zone de commande et mesure indépendante de la zone d’expérimentation extérieure à l’expérimentation

4- La zone d’épreuves

 

Dans la Zone 1, Nous recréons toutes les conditions atmosphériques que l’on peut rencontrer dans l’hexagone,

-Le vent de 0 à 50 Km/h à l’aide des souffleries.

- Les variations thermiques de – 20°C à +80°C a l’aide de groupe froid et de rampes infrarouges

-Et par des diffuseurs devant l’épreuve l’hygrométrie depuis la résiduelle en passant par un simple brouillard jusqu’à une pluie intense.

 

La Zone 2 est la zone d’approvisionnement des épreuves, de mise en place dans le porte-épreuves et après installation cette chambre sera portée à une température de 20°C constants représentant ainsi la partie habitable d’un logement. NB il est indispensable de conserver avant l’expérimentation, les épreuves dans une zone tempérée.

 

La Zone 3 est la zone de commandes et de prises de mesures, elle est volontairement extérieure a la zone d’expérimentation car la seul présence d’un technicien dans la zone suffirait à perturber les données

Les sondes de températures travaillant au 5 /100ème de degré vous comprendrez aisément l’importance de l’incidence sur le résultat.

PUPITRE DE COMMANDES ET CONTROLE DES DONNEES

Les cadrans de mesure supérieurs nous permettent de visualiser les sondes de températures intermédiaires et d’observer la migration des flux thermiques dans les assemblages de matériaux et également, d’en apprécier les points d’impact.

 

La deuxième rangée de cadrans nous permet de visualiser les deltas T nécessaires au calcul du coefficient U à un instant T selon les conditions météo simulées.

L’ensemble de ces mesures nous permet ainsi de donner une courbe de U ou de R en toutes saisons pour un matériau seul, en complexe ou pour un mur complet.

En bas à gauche on visualise les paramètres analytiques complémentaires Vitesse du vent, hygrométrie, et pressions dans les deux chambres d’expérimentation.

                 EXEMPLE DE MUR COMPLET  CI-DESSOUS

                A noter que des sondes de mesure Hygrométriques sont également placées parallèlement aux sondes thermiques

EXEMPLE DE COURBES OBTENUES

On peut constater dans ces deux exemples qu’un fort pourcentage d’isolation se situe dans les premiers millimètres du complexe isolant (point d’impact).

ORGANISMES CERTIFICATEURS

Pour nos instruments de mesures,

 Nous avons choisi la Sté KIMO, société Française dont l’usine est à 24700 Montpon.

Une agence régionale à Toulouse, ingénieurs et technico – commerciaux nous assistent sur le projet.

Tous les instruments de mesure KIMO sont certifiés et étalonnés COFRAC  ( liste des laboratoires acrédités COFRAC sur wwwcofrac.fr)  ce qui nous permet de justifier de valeurs certifiées dans nos tests et essais 

 

Comité Français d’accréditation

 

Ainsi nous avons choisi les meilleurs et les plus reconnus dans le domaine de l’accréditation, certification, industriels et bureaux de contrôle afin que personne de puisse contester les résultats de nos mesures, essais et recherche fondamentale (La séléction du bureau de contrôle est en cours).