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Sélectionner des matériaux à haute performance

LUDOVIC FERY lfery@industrie-technologies.com

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Deux tendances s'affirment pour habiller le bâtiment plus économe en énergie de demain : d'un côté, les matériaux à haute performance qui renforcent l'isolation ou parent les vitrages et, de l'autre, les biosourcés, d'efficacité plus modeste mais qui réduisent l'impact global du bâtiment sur l'environnement.

En termes de matériaux innovants, on cite plus souvent le secteur de l'automobile ou de l'aéronautique que celui du bâtiment. À tort, si l'on en croit Didier Roux, directeur R&D de Saint-Gobain : « il y a dans ce secteur un besoin urgent d'innovations, car il faut à la fois des systèmes faciles à mettre en oeuvre, et des solutions qui n'existent pas, comme lorsqu'il s'agit d'isoler le sol d'une maison déjà construite ». Depuis 2007, le leader français du vitrage a élargi son activité à l'ensemble des composantes de l'habitat : enduits, panneaux, comblement des plafonds, systèmes de fermeture des portes...

Panneaux réfléchissants, sous vide ou nanostructurés

La surface de l'habitat n'étant pas extensible à l'infini, il s'agit de choisir des matériaux qui dopent les performances d'une façade ou d'une cloison, sans changer son volume. Différentes solutions existent. Par exemple, l'intégration dans l'isolant de fines particules réfléchissantes. Ainsi, BASF commercialise des panneaux de polystyrène qui incorporent du graphite, afin de détourner les rayons infrarouges et d'augmenter le pouvoir isolant. Le chimiste allemand revendique, pour une performance identique à un polystyrène traditionnel, une économie de matière de l'ordre de 40 %.

Une autre famille de composés promet une cure minceur pour l'isolation : les aérogels. Ces derniers sortent progressivement des applications de niche (aérospatial, équipements sportifs haut de gamme...) pour intégrer le bâtiment. Obtenu par précipitation d'un gel de silice, l'aérogel est un réseau nanoporeux formé à 99,8 % d'air, soit un véritable labyrinthe pour l'air extérieur. L'isolant se présente sous la forme d'un fin matelas fibreux ou, combiné à de la laine minérale, de panneaux de quelques centimètres d'épaisseur. Le spécialiste de la laine de roche Rockwool l'a mis en oeuvre dans son produit Aerowool, qui a une conductivité thermique bien inférieure à celle de l'air.

Utiliser du biosourcé pour une construction durable

Mais l'aérogel peut aussi être empaqueté dans des feuilles d'aluminium. La conductivité thermique de ces panneaux sous vide est dans ce cas cinq fois inférieure à celle de l'air, soit la plus performante sur le marché. « La principale limite tient à leur coût élevé, et à leur durée de vie de l'ordre d'une dizaine d'années, encore trop courte pour le bâtiment », tempère Didier Roux.

Ce dernier voit en revanche un avenir radieux pour les vitrages intelligents capables de produire de l'électricité, ou de se teinter en réponse à l'ensoleillement afin de réduire les besoins de climatisation.

Autre tendance grandissante en France, celle des matériaux d'origine animale ou végétale (duvet de canard, laine de mouton, chanvre, ouate de cellulose...). Bien que dotés de bonnes performances thermiques, ils tardent à se développer à cause du surcoût qu'ils représentent. « Pourtant, ils permettent de s'engager sur plusieurs critères liés à l'écoconstruction, tels que la consommation d'énergie, d'eau, la production de CO2 ou de déchets », défend Michel Le Sommer, président de l'Institut pour la conception environnementale du bâti.

Les matériaux biosourcés sont encore peu nombreux à avoir reçu la certification Acermi et l'avis technique du Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB), indispensables à leur utilisation comme isolant. Plus que la RT 2012, c'est selon Michel Le Sommer l'affichage environnemental qui démocratisera leur usage. Sur ce point, Certivéa, filiale du CSTB, a lancé en septembre dernier le passeport bâtiment durable, qui complète la démarche haute qualité environnementale (HQE). Il permet un affichage simple et compréhensible sur quatre axes différents : le confort (visuel, acoustique...) du logement, la protection de la santé et de l'environnement sont évalués au même titre que la consommation d'énergie. Les aspects liés au cycle de vie des matériaux de construction, et à leur caractère recyclable, seront donc mieux pris en compte.

Les verres électrochromes ont leur usine

Le français Saint-Gobain a formé une joint-venture avec le fabricant américain Sage Electrochromics. Elle doit aboutir, courant 2012, au démarrage d'une usine de vitrages électrochromes à Faribault, dans le Minnesota. Jusqu'à 370 000 m2 de verre pourront être produits chaque année en utilisant la technologie propriétaire de Sage Electrochromics. Cinq nanocouches de céramique sont déposées sur un substrat de verre, et l'application d'un courant provoque l'échange (réversible) d'ions lithium entre les couches : ce qui conduit le matériau à changer d'état et de teinte. Le contrôle sera manuel, ou automatique quand un certain seuil de luminosité est franchi. Une fois commercialisés, ces vitrages devraient être parmi les plus grands du marché (jusqu'à 1,5 x 3,5 m).

TROIS MATÉRIAUX ACTIFS

1. ALUMINIUM DÉPOLLUANT L'italien Alcoa Architectural Products conçoit des panneaux de façade en aluminium recouverts d'une couche de dioxyde de titane. Sous l'action des UV, ces particules forment des radicaux libres qui dégradent différents polluants organiques. 2. CAOUTCHOUC CHAUFFANT Pas besoin de silicium pour collecter la chaleur du soleil ! Installé en toiture, le système Heliopac se résume à une rangée de tubes en caoutchouc dans lequel circule de l'eau reliée au réseau d'eau chaude sanitaire. 3. VERRE AUTONETTOYANT Ces verres dits super hydrophobes sont surmontés de deux dépôts très fins : une sous-couche minérale oléophobe (qui repousse les liquides comme les alcools ou les hydrocarbures), surmontée d'une couche de matériau apolaire, en général un silane fluoré. L'eau ruisselle à sa surface sans adhérer.

LES VITRAGES ADAPTÉS À L'ENVIRONNEMENT

AU NORD LES CALORIES SONT PIÉGÉES - Le triple vitrage est surtout actif l'hiver pour conserver la chaleur à l'intérieur. Trois lames de verre entrecoupées de deux lames d'argon, gaz plus isolant que l'air, forment une barrière physique optimale contre les fuites de calories. À L'OUEST DE L'ÉLECTRICITÉ EST PRODUITE - Les verres à couche mince emploient du silicium amorphe, qui a l'avantage d'être semi-transparent et de produire de l'électricité même à faible luminosité. L'ISOLATION AU TOP NIVEAU - L'aérogel, constitué à 99,8 % d'air, est un dédale pour l'air chaud intérieur. Sous la forme de panneaux emballés dans de l'aluminium, il constitue de loin la solution d'isolation la plus performante du marché. AU SUD LA TEINTE CHANGE - Les vitrages électrochromes mettent en oeuvre, par-dessus le verre, plusieurs couches minces de matériaux céramiques. Quand un courant électrique les traverse, électrons et ions migrent d'une première couche à la deuxième, qui change alors d'état et fonce pour faire barrière à lumière. DES PLANCHERS AUX MATÉRIAUX BIOSOURCÉS - Non dérivés du pétrole et souvent recyclables, les matériaux biosourcés ont des performances intermédiaires idéales pour isoler un plancher ou une cloison. Les fibres ou la laine de bois sont parmi les plus utilisées.

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