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Panneaux isolants sous vide : outils d’analyse pour prédire la durée de vie
et procédures d’évaluationCSTB : Claude POMPEO - ARCELOR : Clarisse MEES
ACOME : Jean-Claude DAROCHA - EDF R&D : Bernard YRIEIX
Objectifs de l’étude> Déterminer les caractéristiques des produits isolants sous vide
(PIV ou VIP) et évaluer leurs performances dans le temps> Définir les procédures d’évaluation de ces performances
Produits étudiésLe VIP ou PIV (produit isolant sous vide) est constitué d’une âme et d’un film :– composition du matériau âme :
80 % de dioxyde de silice (SiO2), 15 % de carbure de silicium (SiC) et 5 % d’autres produits.
– film constitué d’un multicouche comportant des films polymère (PE et PET) et de l’aluminium sous forme laminée (feuille).
Modélisation et simulation numériqueL’influence des dimensions des panneaux est étudiée par calculs sur des panneaux de silice carrés de côtés compris entre 0,25 m et 1,5 m.
Ces résultats confir-ment la forte influence des dimensions du panneau. Pour un panneau de côté divisé par deux (donc 4 fois plus petit), la part en pont thermique augmente de 15 %
RésultatsCaractéristiques des produitsLe VIP est thermiquement très performant mais ses performances sont liées à leurs tenues dans le temps et aux ponts thermiques périphériques créés par le film.
Évolution des caractéristiques en fonction du tempsPour vérifier et quantifier les évolutions des caractéristiques, des essais ont été entrepris sur des éprouvettes mises dans des étuves dont l’ambiance est régulée à 50 °C et 90 % HR.
Évaluation des ponts thermiques périphériquesLes essais ont été effectués suivant la norme ISO 8990 « métho-des de la boite chaude gardée » qui permet de déterminer la résis-tance thermique globale d’un produit.
RemerciementMerci à l’ADEME qui a soutenu ce programme dans le cadre de l’appel à propo-sitions « Préparer le bâtiment à l’horizon 2010 »
Les rencontres du PREBAT, Aix-les-Bains, 20-22 mars 2007
w w w . c s t b . f r
Evolution de la masse des éprouvettes vieillies
à 50 °C et 90 %HR en fonction du temps
Evolution de la conductivité thermique en fonction
du temps des éprouvettes vieillies à 50 °C et 90 %HR
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Temps en jours
varia
tion
de m
asse
en
kg d
'eau
/m
3 de
prod
uit
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Temps en jours
Cond
uctiv
ité th
erm
ique
de
la
part
ie c
entr
ale
en m
W/(
m.K
)
Conclusions– La valeur initiale des VIP en partie centrale est de l’ordre de
5 mW/(m.K) pour la silice nanostructurée à 10 mbar. Après un vieillissement de 700 jours à 50 °C et 90 % HR (pour accélé-rer les phénomènes de transferts), la conductivité thermique de l’âme atteint 8 mW/(m.K).
– Le pont thermique périphérique a un rôle important sur la caractéristique thermique globale du VIP. Ces ponts thermiques peuvent représenter 25 % à 35 % de transfert d’énergie com-plémentaire.
– Pour les procédures d’évaluation des caractéristiques thermiques : • la méthode « fluxmétrique » permettra d’indiquer la conducti-
vité thermique de la partie centrale du produit • la méthode de la « boite chaude gardée » permettra de donner
la résistance thermique globale du produit en incluant le drai-nage et les ponts thermiques du panneau considéré.
– Des moyens de simulations en 3D par éléments finis ont été développés et les résultats s’accordent bien avec les résultats expérimentaux. On acquiert ainsi une confiance suffisante dans les outils qui peuvent être mis en oeuvre pour des études para-métriques.
Boîte chaude gardéeRésultats de calculs de la conductivité thermique équivalente et des ponts thermiques en fonction des dimensions des panneaux
Matériaux âme en silice
Film de protection
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
0 0.5 1 1.5
largeur panneau (m)
λ éq (m
W.m
-1.K
-1)
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
% p
onts
ther
miq
ues
lambda eq.
% Pont Th.
Partie chaude Partie froide
Caisson de mesure
Sonde de température
Éprouvette d’essais
Sonde de température
Éprouvette d’essais
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