william trang ensapm - 2014 isolant translucide · 2014. 12. 16. · isolant translucide en papier...

ISOLANT TRANSLUCIDE

EN PAPIER BULLE Exploiter les propriétés de transparence et d’isolation du papier bulle dans un système constructif.

WilliamTRANG

ENSAPM - 2014

Le sujet de la translucidité, c’est-à-dire ap-porter la lumière sans être vu est un sujet sans fin en architecture, et plus particulièrement depuis ces dernières décennies où les nouveaux ma-tériaux dont polymères ont bénéficié d’avan-cées incroyables. Les entreprises et chercheurs redoublent d’efforts pour produire de nouveaux matériaux translucides utiles à la construction avec à chaque fois des valeurs ajoutées comme protections UV, la solidité, la facilité d’entretien, la diffusion de la lumière, l’isolation, les menuise-ries ultra-performantes ou création de vide.

Les parois translucides et isolantes actuel-lement sur le marché sont nées par le besoin des constructions demandant d’une lumière forte et diffuse mais indirecte, adaptées à une utilisation en gymnases, piscine, musée, boutique, usine…etc, mais encore très peu dans le logement1. Ces établissements sont soumis à des normes très contraignantes de performances thermiques ce qui pousse les entreprises à redoubler d’ingé-niosité pour proposer une bonne isolation en plus d’une diffusion de la lumière. Les systèmes actuellement proposés sur le marché sont assez variés même si la plupart sont onéreux.

INTRODUCTION L’intérêt financier d’un tel système de vi-trage reste l’économie d’énergie en éclairage artificiel et en chauffage, car en plus d’isoler sys-tématiquement mieux qu’un vitrage classique, les systèmes existants assurent un compromis entre le mur et la fenêtre, proposant une protec-tion visuelle et vis-à-vis de l’ensoleillement, tout en diffusant une lumière moins éblouissante à l’intérieur.

1Simone Jeska, Transparent plastics : design and technology, Springers, Boston, 2008.

2

1/Détourner un produit de grande utilisation vers

une utilisation écologique

2/Obtenir une paroi autoporteuse et isolante

laissant passer une lumière diffuse.

3/Atteindre une illumination intérieure confortable

à vivre

4/Obtenir une texture esthétique unique

5/Atteindre des performances d’isolation

supérieures à du triple vitrage.

6/Avoir une qualité se démarquant de ce qui

existe sur le marché.

7/Évaluer les impacts d’un tel système face aux

effets du soleil et de la pluie

OBJECTIFS SOMMAIRE1/

Exemple de système présent sur le marchéP. 4 à 24

2/Le papier bulle, un potentiel d’isolant

P. 25 à 28

3/Cadre de recherche

P. 29 à 32

4/Tests des propriétés physiques

P. 33 à 57

5/Conclusion

P. 58

BibliographieP.59 à 60

3

1 /SYSTÈMES DE PAROIS EXTÉRIEURES TRANSLUCIDES ET

ISOLANTS PRÉSENTS SUR LE MARCHÉ

4

LE BETON TRANSLUCIDE I.LIGHT

Présenté à l’exposition universelle de 2010 à Shanghai, le pavillon italien de Giampaolo Imbrighi tire son originalité par l’utilisation d’un béton translucide unique. Le béton i.Light de la filiale Ciments Calcia (groupe Italcementi) se présente comme des panneaux «transparents» préfabriqués, fruits du mélange d’une résine et d’un mortier spécialement conçus.

Ce n’est malheureusement pas le béton « transparent » comme l’abus de langage des concepteurs l’affirme (à des fins publicitaires), mais tout simplement l’implantation de petits morceaux en résine au sein d’un béton qui lui est opaque. L’enjeu des recherches concernait d’une part le choix d’un polymère transparent et compatible mécaniquement & chimique-ment avec le béton, et la formulation d’une matrice cimentaire en pré-mix (sec) permettant l’implantation de ces résines sans craquelure et en gardant les propriétés mécaniques.

Le pavillon italien comporte 3774 pan-neaux d’i.light couvrant 40% de la surface du

DE BASE BÉTON + TRANSMETTEUR DE LUMIÈREpavillon et offrant un coefficient de transmission lumineuse de 20%. D’après les concepteurs, ce béton novateur peut être utilisé pour quasiment tout type d’éléments non structuraux : cou-verture, mur, dalle, cloison, élément décoratif, balcon, escalier...

Pavillon ItalienShanghai, Chine

Giampaolo Imbrighi2010

5

Pavillon ItalienShanghai, Chine

Giampaolo Imbrighi2010

DE BASE BÉTON + TRANSMETTEUR DE LUMIÈRE

6

Résistance de 60 MPa à la compressionRésistance 65 MPa à la traction

8 MPa à la flexion3% d’allongement à la rupture

Bonne résistance aux UV, aux acides et aux alcalis

Quelques chiffres du LitraCon :

Les concepteurs affirment que le matériau est isolant 2, même si aucun chiffre n’a été publié.

Les panneaux présentés à Shanghai :50 Kg, 50x100x5 cm, 20% de surface

transparente

2Source : http://www.italcementigroup.com/ENG/Research+and+Innovation/Innovative+Products/i.light/

(consulté le 03/06/2014)


7

LE BETON TRANSLUCIDE LITRACON

Un béton novateur inventé par un archi-tecte Hongrois Áron Losonczi, contenant une masse de 4% de fibre optique. Ces fibres d’une taille microscopique sont implantées au sein du béton en maille très serrée tout en laissant le béton ses propriétés mécaniques. L’avantage de ce système est la transmission infaillible de la lumière quelle que soit l’épaisseur du mur (des pertes sont notables à partir de 20 m) et en gar-dant une solidité proche du béton classique.

Les désavantages concernent le prix (environ 845€/m² pour un panneau de 25 cm d’épais-seur)3, et le fait que seule la lumière perpen-diculaire au mur est transmise, sans compter une faible luminosité. De base les fibres étaient incrusté une à une manuellement mais mainte-nant les choses ont évolué et c’est en coulant des couches successives de fibre tissées.

Il existe cependant une variante où la fibre optique est remplacée par un polymère baptisé « PXL », composé de Polyméthacrylate de méthyle (PMMA). L’effet est moins efficace

Boutique Montblanc Tokyo, Japon

Andreas Weidner2006

3Source : http://www.litracon.hu/(consulté le 30/06/2014)

que la fibre optique mais le prix est moindre. Les concepteurs travaillent sur une isolation directe-ment incrusté dans le bloc3.

Ce système s’est beaucoup développé, au point ou beaucoup d’entreprise fabrique leur propre béton translucide avec chacun leur système de production : Une version Allemande nommé LUCEM, Une version autrichienne nommé Luccon, une version tchèque nommé LiCrete…etc.


8

Lucem Media facadeAachen, AllemagneCarpus & Partner2012


Résistant au froid et au gel, protection au feu A2, résistant à l’UV

50 MPa en compression, 7 MPa en flexionDensité entre 2100 et 2400 kg/m³.

Avantage de l’i.light sur les systèmes fibre optiques : Permet une lumière multi-directionnelle de passer,

transmission lumineuse plus grande, coûte 10 fois moins cher que n’importe quel panneau en fibre optique. Peut

être coulé sur le chantier.

Quelques chiffres pour le LitraCon : 9

DANPATHERM K7

Everlite Concept est une société anglaise spécialisée dans l’architecture de la lumière, et notamment dans les vitrages translucides type polycarbonate. Ils sont inventeurs d’un produit breveté Danpalon, une plaque de polycarbonate avec des alvéoles spéciales. Plus épaisse, plus isolante et translucide, Elle est plutôt adaptée à l’utilisation dans les constructions ne

nécessitant qu’une isolation limitée : couverture en extérieur, aux cages d’escalier, aux entrepôts, gares…etc (la plupart des projets mis en avant).

Everlite Concept propose aussi un système complet prêt-à-poser alliant deux panneaux de Danpalon avec au centre soit une lame d’air soit un isolant (Thermalon) fait de fibre de verre. Dampatherm K7 est le nom commercial de ce système prêt-à-poser.

GymnaseAlès (30)

Agence Didier Richard2013

Everlite Concept / Danpatherm K7 : http://www.everliteconcept.com/systemes-panneaux-polycar-bonate-alveolaire/gamme/danpatherm-k7.html (consulté le 16/11/2014)

DE BASE POLYCARBONATE + ISOLANT

10

Seoul University of ArtSeoul, Corée

Rem Koolhaas2006


11

Manufacture Camille FournetTergnier (02)

Atelier Boris Cindric2013


12

Abaissement acoustique : 24 à 26 dB

L’isolant translucide “thermalon”

Quelque chiffre, extrait des fiches techniques :


13

ECODIS AEROTECH

Produit industriel au principe simple : injec-ter des particules d’aérogel dans les alvéoles d’une plaque de polycarbonate, sceller l’en-semble. Principalement préfabriqué et utilisé en lanterneau, voûte, verrière, bardage translu-cide.

Ce produit (parmi d’autres variantes d’autres marques) offre un abaissement acous-tique et une luminosité optimale pour les envi-ronnements de travail, d’enseignement et tout lieu accueillant du public.4

Transmission lumineuse : entre 45% (16 mm), 35% (25 mm)

Affaiblissement acoustique : 22 dB (16 mm), 21dB (25 mm).

Pour du polycarbonate alvéolé 2x16 mm : Ug = 0,75 W/m².K

Coefficient de transmission thermique U : 0,89 W / m2.K (25 mm) ; 1,31 W / m2.K (16

mm)Prix public indicatif HT4 : 280 €/m²

4Source : http://www.ecodis.fr/fr/produit/aerogel-isolant-ecodis-aerotech(consulté le 16/11/2014)

Quelques chiffres pour le LitraCon :


14

KALWALL

Kalwall est un système de manufacture américaine, produisant des parois diffuseurs de lumière et isolant. Elles sont composées de deux plaques de polymère renforcées à la fibre de verre (FRP) prenant en sandwich un isolant trans-lucide en fibre de verre ou de nanogel. L’en-semble est tenu par une structure en aluminium optimisée contre les ponts thermiques. Ce système translucide est revendiqué par leur créateur comme étant le plus isolant au monde.

Il présente l’avantage d’être très perfor-mant, d’avoir une luminosité parfaite pour un musée, d’être adapté à la cloison et à la cou-verture, d’être très facile à entretenir et de résis-ter aux chocs.

Les plaques extérieures et intérieures sont de composition thermodurcissable ce qui confère une résistance au feu. Par contre il est très onéreux et a une durée de vie maximal de 50 ans. Mais la contrepartie est une qualité et une esthétique irréprochable.

Benhams BMWWolverhamptonMDG Architects

DE BASE PLASTIQUE RENFORCÉ

15

Advanced Manufacturing Research CentreRotherhamBond Bryan Architects2001

The SkyhubGlasgow, Écosse

3DReid2007

Masse surfacique de référence : 15 kg / m²Épaisseur courante : 70 mm et 100 mm

En isolation fibre de verre, transmission thermique U allant de 2,7 à 0,56 W/m².K.

En isolation Aérogel de silice, transmission thermique U allant jusqu’à 0,28 W/m².K.

Transmission lumineuse : de 0 à 63%Affaiblissement acoustique : de 31 à 35 dB selon le type

d’isolation.


Quelques chiffres de Kalwall :

16

Dereham Leisure Centre,Norfolk.

Architecte : LA Architects Limited2007


17

PLASTIQUE RENFORCÉ A LA FIBRE DE VERRE Matériau composite, issu du mélange entre une fibre de verre comme renfort de ten-sion et un polymère. Ce type de matériau est appelé de façon courante : FRP pour Fiber Rein-forced Plastic, ou PRV pour Plastique Renforcé à la fibre de Verre. La plaque produite est très rigide, résis-tante chimiquement et translucide. Il peut être utilisé en simple couche ou bien en double couche même si les performances thermiques sont logiquement assez faibles. Dû à la grande variété de produits de ce type, les informations proviennent des plastiques Quadrant.5

Le musée de Shigeru Ban à droite est entièrement recouvert de panneaux doubles couches de plastique renforcé qui lui donne une translucidité assez visible. Ces petits panneaux sont assemblés à une structure acier.

Museum of Paper ArtShizuoka, Japon

Shigeru Ban2002

5http://www.quadrantplastics.com/fr/produits/materiaux-com-posites.html(consulté le 05/12/2014)


18

McubeMdesigns

Califonie, USA2007

Ce projet est un prototype de maison pré-fabriquée à faible coup (100$ le m²)6, équipée de panneaux solaires actifs et passifs, chauffant l’eau et le sol de la maison. Toutes les parois extérieures de la maison sont fait de panneaux translucides en plastique renforcé, qui contrairement au verre, offre une bonne protection aux apports solaires.6

6http://inhabitat.com/prefab-friday-mdesigns-mcube-green-home-1/(consulté le 05/12/2014)


19

OKALUX

Okalux est une entreprise allemande spé-cialisée dans les solutions de paroi translucide et isolante. Le principe d’une paroi Okalux est assez simple : entre deux plaques de verre est placé en sandwich un panneau de polymétha-crylate de méthyle (PMMA) moulé en forme de nid d’abeilles et de la fibre de verre en faible quantité.

Ces capillarités sont justifiées par trois grandes raisons, la première étant l’isolation thermique qui est assurée par la quantité élevée de poche d’air, et même si ces poches d’air ne sont pas enfermées, la relative étroitesse des ca-vités permet d’empêcher les effets de convec-tion. Les performances de ce panneau capillaire (baptisé Kapilux) sont de : Ug = 2.7 W/(m².K) pour du 8mm et 1.3 W/(m².K) pour du 40mm (ce qui tout seul est relativement peu performant).

La deuxième raison concerne l’isolation phonique, le son étant le résultat d’une vibration de l’air, plus la vibration de cet air est empê-chée, plus la propagation du son est réduite.

DE BASE VERRE + ISOLANT

ProdukteProducts

OKALUX®

OKALUX®+

OKALUX® KK-Wert (Ug-Wert) optimiertK-value (Btu) optimized

OKALUX® EVO

KAPILUX® TTransluzentTranslucent

KAPILUX® WWeißWhite

KAPILUX® WSWeiß / SchrägWhite / inclined

OKAPANE®

Ansic

htVi

ew

Aufb

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ax. [

mm

]¹

Dim

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(mm

]¹

2000 x 4500

1230 x 4000

2000 x 6000

2000 x 6000

2400 x 6000

2400 x 6000

2400 x 4400

auf Anfrageon request

Gesa

mts

tärk

e [m

m]

Tota

l thi

ckne

ss [m

m]

ab 16

ab 26

ab 30

ab 28

ab 42

ab 42

ab 42

auf Anfrageon request

Typ

Type

45/4632/3524/28

37/3133/2124/16

42/3337/2324/18

36/2231/2041/33

60/4252/2946/26

34/2730/1826/16

34/2730/1826/16

OP 16OP 24OP 40

Kryp

ton:

Ug-

Wert

[W/(

m²K

)] ²

Kryp

ton:

Ug-

valu

e [W

(m²K

)] ²

[Btu

/(hr

ft² °

F)]

0,9 [0.16]0,9 [0.16]0,9 [0.16]

0,9 [0.16]0,8 [0.14]0,8 [0.14]

0,8 [0.14]0,8 [0.14]0,8 [0.14]

0,8 [0.14]0,8 [0.14]0,8 [0.14]

0,8 [0.14]0,8 [0.14]0,8 [0.14]

0,8 [0.14]0,8 [0.14]0,8 [0.14]

Argo

n: U

g-We

rt [W

/(m

²K)]

²

Argo

n: U

g-va

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[W/(

m²K

)] ²

[Btu

/(hr

ft² °

F)]

1,3 [0.23]1,3 [0.23]1,3 [0.23]

1,1 [0.19]1,1 [0.19]1,1 [0.19]

1,0 [0.18]1,0 [0.18]1,0 [0.18]

1,0 [0.18]1,0 [0.18]1,0 [0.18]

1,0 [0.18]1,0 [0.18]1,0 [0.18]

1,0 [0.18]1,0 [0.18]1,0 [0.18]

Kapillarsysteme

Capillary Daylighting

OKALUX | KAPILUX 14

1 Gegebenenfalls kann auf Grund der max. Abmessungen

ein stumpfer Stoß oder Stoßprofil notwendig sein

Maximally dimensioned glazing may necessitate blunt

joints or joint profiles

2 DIN EN 673 | 3 DIN EN 410

4 VDI 2078 | 5 GANA Manual

Technische Änderungen vorbehalten

Subject to technical changes

Alle technischen Werte wie Lichttrans-

mission, g-Wert und Ug-Wert können

durch Art des Aufbaus und Glastyp

variabel auf Ihre Anforderungen abge-

stimmt werden.

All technical values, such as light

transmission, total solar energy trans-

mittance and Ug-values (Btu) can be

varied by using other constructions

and glass types.

Sa structure en millier de petites cavités est un excellent isolant thermique et permet un affaiblissement acoustique allant de 38 dB pour un panneau capillaire de 8 mm, à 45 dB pour un panneau capillaire de 40 mm. Les solutions OKALUX sont nombreuses, avec ou sans lame d’air, avec des capillarités en oblique...etc (voir tablau ci-dessus).

20

Extension du Nelson-Atkins Museum of ArtSteven Holl

Kansas City, USA2007

DE BASE VERRE + ISOLANT

21

Avantage :Bonne propriété mécanique

PolyvalenceRésistance chimique

Résistance au feuEsthétique

Différents types de motif

Inconvénient :Très cher

Non structurelTransmission de la lumière

uniquement à des points précisMise en oeuvre difficile sur le

chantierDifficilement recyclable

Difficile à isoler (encore en cours de développement chez les

fabricants)

Avantage :Résistance aux chocs

LégerBon rapport performance/prix

Isolation efficaceCompatible à l’injection de

nanogelRecyclable / réutilisable

Transmission lumineuse variable entre 10 et 90%

Offre une grande liberté

Inconvénient :Peu résistant au feu

Une durée de vie limitéeFormation de parasiteAspect peu esthétique

Bruits désagréables en cas de pluie ou de grêle

Ne peut être posé sans un cadre entourant toute la surface

Avantage :Résistance aux chocsRésistance chimiqueBonne durée de vie

Différentes gammes d’opacité tout en restant fin

LégerNanogel possible (Kalwall par

exemple)

Inconvénient :Dur à usiner (outil spéciaux de

découpe nécessaire)Nocivité encore peu connue

Solution coûteuseDifficulté économique /

technique de séparer le verre du polymère pour un recyclage

POLYCARBONATE + ISOLANTBÉTON + TRANSMETTEUR PLASTIQUE RENFORCÉ A LA FIBRE DE VERRE

EN RÉSUMÉ...

22

Tous ces systèmes sont performants et résultent de très nombreuses années de travail et d’expérience pour aboutir à des produits utilisés actuellement dans l’architecture. Il faut donc s’appuyer sur les avantages et inconvénients des systèmes existants pour fixer des objectifs réalistes, et adopter un angle donnant des possibilités de se démarquer :

- Utiliser un matériau translucide, courant, stable chimiquement et original. Qui offre un rendu visuel se démarquant des autres produits.- Proposer un système simple, économique et rassurant.- Un système qui n’a pas la prétention d’être porteur mais qui offre une bonne isolation phonique et thermique tout en laissant passer la lumière.- Ne pas viser une grande longévité, une utilisation temporaire sur des structures démontables peut être envisagée.- Atteindre une solution plus écologique que les autres en étant démontable et éventuellement réutilisable.- Démontrer l’intérêt « écologique » d’une architecture translucide.

EN RÉSUMÉ...

23

2/ LE PAPIER BULLE, UN POTENTIEL D’ISOLANT

24

POURQUOI CE PRODUIT ? Le papier bulle peut être une solution ori-ginale, c’est une « matière première » courante et rassurante. Un objet industriel qui a un statut de matériau noble et esthétique dans sa forme intacte ; mais de déchet une fois découpé, usé ou utilisé. C’est une matière contenant des bulles d’air, sous forme de film léger, souple, et surtout transparent. C’est en manipulant le matériau qu’est venu l’idée de l’utiliser en isolant, car si l’air est un excellent isolant, qu’en est-il d’un ma-tériau transparent qui ne contient que ça ?

Le papier bulle ou film à bulle a été Inven-té en 1957 par deux ingénieurs, Al Fielding (Amé-ricain) et Marc Chavannes (Suisse)7. Les deux inventeurs voulaient fabriquer un papier peint texturé facilement lavable. Leur recherche se tourna alors vers un film plastique souple et fin. Mais ce fut un échec, cependant ils se rendent compte que leur prototype se prête parfaite-ment à l’emballage de l’objet fragile7. Conscient de leur invention ils fondent Sealed Air Corps pour commercialiser leur produit d’emballage.

Origine et fabrication

Cette entreprise est maintenant le leader mon-dial de l’emballage à bulle. Le papier bulle est produit industriel consti-tué de deux films de polyéthylène basse densité (PEbd ou PEbdl) soudés, dont la partie supé-rieure a été chauffé sur un moule contenant des cavités, puis fusionné avec un film plat. Le gaz contenu dans ces bulles est simplement de l’air. Paradoxalement le PEbd sous forme de film extrudé est très poreux, et laisse donc pas-ser l’air, c’est en appliquant une fine couche très étanche de chlorure de polyvinylidène (PVdC) à la surface qu’on améliore l’étanchéité.

Quels avantages ? De par sa nature, le papier bulle est un produit stable, ne contenant aucun gaz toxique et ne dégageant que de l’eau et du gaz carbo-nique à la combustion8. Il est léger et présente l’avantage d’être hydrophobe et donc d’être un très bon pare-vapeur. Il contient de nom-breuses bulles d’air ce qui fait de lui un potentiel isolant lorsqu’il est assemblé en couche épaisse. Et pour finir il est translucide, coloriâmes et traité aux UV.

7Brigit Krols, Inventions fortuites qui ont changé notre vie, YB édi-tion, 2010.

8http://www.infoxygene.com/la-combustion-du-plastique-quen-est-il/ (consulté le 12/09/2014)

25

POURQUOI CE PRODUIT ?pétrole pour leur synthèse et environ 5% pour leur mise en œuvre. Le remplacement des plas-tiques conventionnels par d’autres concurrents traditionnels ou bioplastiques ne permettrait pas d’économiser de pétrole pour la mise en œuvre, et l’économie de pétrole ne dépasserait pas 4,5%. Les bioplastiques ne sont donc pas des so-lutions miracles9. Mais il faut aussi dire qu’on peut synthéti-ser des polymères sans pétrole. Il faut pour cela une source naturelle fournissant le carbone (gaz naturel, charbon, biomasse), et une source annexe fournissant les molécules réactives (les monomères) afin de les faire réagir et obtenir un polymère9.

Même si la polymérisation des plastiques sans pétrole n’est pas pour tout de suite. Il est intéressant de se poser la question de sa durabi-lité et de son impact écologique. Il a été cité plus haut que le remplace-ment des plastiques traditionnels par des bioplas-tiques ne changerait pas tant que ça les besoins en énergie fossiles. La question à se poser serait donc : que peut-on économiser en contrepartie sur un système utilisant des plastiques ?

9DUVAL Claude, Matières plastiques et environnement, édition Dunod, Paris, 2009.

La question de l’éco-conception

Le Polyéthylène basse densité qui le com-pose est un polymère des plus courants, le plus utilisé dans le monde et le moins cher9. Il se fa-brique de différentes manières par la façon dont la polymérisation de l’éthylène est faite. Ce der-nier est un gaz d’origine pétrochimique. Lorsqu’il est produit par une industrie contrôlée10, c’est un polymère qui se recycle bien même si pendant une longue époque, il est était couramment brûlé pour en tirer de l’énergie plutôt que recy-clé, question de rentabilité9. En 1996, le PE basse densité et basse den-sité linéaire occupe 47% de la production de polymère de l’Europe de L’Ouest, 76% des États-Unis et de 52 % du Japon11. En se basant sur les chiffres aux États-Unis, le prix au poids et au vo-lume du polyéthylène haute et basse densité sont les deux moins élevés parmi les polymères qui existent. La matière première du papier bulle est donc tout ce qui a de plus normal11.

Avant même de parler de « plastique vert » il convient de rappeler que les plastiques conventionnels ne consomment que 4,5% du

11 Christian Oudet, POLYMERES : structure et propriétés, introduc-tion, Elsevier Masson, 1993.

10 Jean-Paul Baïlon, Des matériaux, Presses Polytechnique de Montréal, Montréal, 2000.

26

12http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dossiers/d/geologie-aluminium-metal-exception-780/page/4/ (consulté le 12/09/2014)

Schéma extrait de la référence n°9 : les différents moyens de polymérisation des plastiques.

Pétrole PropolèneÉthylène

Alcools(Méthanol,éthanol)

Sel marin

Gaz naturel

Cellulose

Polymères conventionnelsPolyéthylène, Polypro-pylène, PVC, PS...etc.

Biodégradable

PLA, PGA, PHA,...etc

Charbon

BiomasseAcide lactique

Car si on regarde bien, les isolants mon-trés comme révolutionnaires sont très perfor-mants dans leur rôle mais possèdent souvent d’énormes lacunes écologiques d’un autre côté. Prenons l’exemple du béton cellulaire, sa fabrication nécessite de la poudre d’aluminium pure comme élément expanseur dans ce béton poreux, or il se trouve qu’à l’état pur et poudreux, l’aluminium soit très inflammable et toxique, et les risques contenus dans ses poussières même le produit fini sont encore peu connus12. Même chose pour la laine de verre où ses poussières contiennent des résines dégageant une petite quantité de formaldéhyde, provoquant des allergies et de l’asthme. Les isolants à base de mousse polyuréthanne sont extrêmement per-formants et permettent d’économiser de l’éner-gie en chauffage, mais la matière grise néces-saire à sa fabrication est exécrable. La question se situe là où l’on pose les li-mites de l’éco-conception. Dans un monde où la monnaie est en partie virtuelle et ne repré-sente plus les ressources réelles depuis très long-temps, à quoi sert un isolant hyper performant si l’énergie qu’il fait économiser est plus faible que les conséquences de sa production ?

POURQUOI CE PRODUIT ? Il est question ici d’assumer l’utilisation d’un produit industriel et pétrochimique et ne pas ren-trer dans le jeu de « l’hypocrisie écologique ». La question de l’éco-conception ne devrait pas être «comment économiser de l’énergie ? » mais de savoir où la placer. Pourquoi faire des façades vitrées pour en-suite mettre des brises-soleil ? Pourquoi construire des bâtiments opaques et hyper isolés pour en-suite chauffer ? On est arrivé à un point où les fenêtres sont les points faibles thermiques des bâtiments alors qu’elles sont le seul point d’en-trée d’une énergie gratuite et infini. Pourquoi ne pas construire davantage translucide ? 27

3/ CADRE DE RECHERCHE

28

400.00

420.00

360.00

360.00

800

DÉFINITION D’UN ÉCHANTILLON DE TEST Le papier bulle n’étant ni autoporteur ni rigide, il ne peut servir seul à la confection d’une paroi utilisable en construction. C’est là que vient l’idée d’emprisonner ses propriétés iso-lantes entre deux plaques d’une matière trans-parente. Le choix de cette plaque se porte sur le polycarbonate alvéolaire, car il est translucide, recyclable, peu onéreux et aussi courant que le papier bulle. Un système proche du Danpatherm K7 où le maintien des deux plaques se fait au niveau du cadre et dont l’isolant tient par pincement.

Quels tests ?

L’échantillon de test

Pour voir l’efficacité d’un tel système il faut se baser sur trois grands facteurs : les perfor-mances thermiques, la transmission lumineuse et le comportement face au soleil. Pour faire ces trois tests il faut construire un échantillon polyva-lent pouvant servir à chacun.

L’échantillon sera un cadre de bois rec-tangulaire de 420x400x80 mm offrant une sur-face utile de 360x360 mm. Grâce à un système de cales interchangeables, il sera possible de changer l’épaisseur d’isolant.

Plaque de polycarbonate (4mm)

400.00

420.00

360.00

360.00

800

400.00

420.00

360.00

360.00

800

29

DÉFINITION D’UN ÉCHANTILLON DE TEST

Couche de PC pour maintenir le papier bulle par pincement.

Papier bulle placé en couches successives.

Deuxième plaque pour maintenir l’ensemble.

Cadre en bois pour gar-der une surface utile de 36x36 cm.

Ci-dessous : cales en bois amovibles permettant de modi-fier l’épaisseur de la paroi à tester.

30

- Test de transmission lumineuse : pour évaluer l’impact de l’empilement du papier bulle dans la transparence globale de la paroi. Mais aussi vérifier s’il y a proportionnalité entre transmission lumineuse et nombre de couche de papier bulle. Et au final, évaluer l’impact des plaques de polycarbonate dans la transmission lumineuse.

- Mesure de conductivité thermique : pour évaluer les performances du papier bulle comme isolant. Ce test est très important, elle conditionne d’entrée la pertinence du système constructif.

- Test d’apport solaire : pour évaluer l’impact des rayonnements sur la paroi car pour une ouverture lumineuse dans un bâtiment il est important de voir le comportement de l’effet de serre. Si la paroi renvoie les rayons c’est qu’elle n’échauffe pas trop la salle, et si la paroi retient la chaleur il faudra éviter de le placer au Sud.

- Test de résistance aux intempéries : pour évaluer le comportement du papier bulle face au froid, à la pluie et aux fortes chaleurs.

LISTE DES TESTS PHYSIQUES

Mesures faites deux plaques de polycar-bonate alvéolaire standard de 4 mm d’épais-seur et du papier bulles standard, aux bulles d’un cm de diamètre et d’un espacement d’1,5 mm entre elles. Donnant un ensemble de 27,5 bulles dans un carré de 5 x 5 cm, soit mathématique-ment : 1100 bulles / m².

31

4 / TESTS DES PROPRIÉTÉS PHYSIQUES

32

Malgré ses objectifs d’isolation, le proto-type est avant tout dans le domaine du vitrage. Il doit permettre une diffusion précise de la lumière pour des intérieurs confortables et ainsi pouvoir économiser de l’énergie électrique.

Trois éléments sont nécessaires ici : un lux-mètre, une boîte fermée, une source de lumière puissante. En plaçant dans cet ordre : Lampe > échantillon > luxmètre il est possible de voir quelle quantité de lumière passe.

Rappel : L’éclairement est mesuré en Lux, qui correspond à la quantité de lumière reçue sur 1 m² quel que soit l’angle ou la distance. A ne pas confondre avec les lumens (flux lumineux émis par une source dans toutes les directions) et les candelas (intensité lumineuse perçu dans une direction, l’oeil par exemple).

Le luxmètre est donc l’outil idéal pour ce test, car elle mesure par rapport à une surface, les fabricants se basent d’ailleurs sur cette uni-té, même s’il préfère parler en pourcentage de transmission.

MESURE DE TRANSMISSION LUMINEUSELes mesures

33

La boîte faisant moins qu’un m², il est im-portant de mesurer l’éclairement en lux de l’en-semble sans échantillon, cette valeur (1590 lux), correspondra à la valeur référence évoquant l’éclairement absolu de 100%.

MESURE DE TRANSMISSION LUMINEUSERésultat : Tableau des mesures

Distance entre les deuxplaques (mm) Couche de papier bulle Éclairement (Lux) Pourcentage de transmission

lumineuseUne seule couche de

polycarbonate 960

Juste avec le cadre 1590

15 7 500 31,4%20 8 460 28,9%25 9 430 27,0%30 10 410 25,8%35 11 380 23,9%40 12 350 22,0%40 13 330 20,8%45 14 250 15,7%15 0 1030 64,8%20 0 1030 64,8%25 0 1030 64,8%30 0 1030 64,8%35 0 1020 64,2%40 0 1030 64,8%45 0 1020 64,2%

/

Luxmètre au fond de l'isoloir

A 40cm de la paroi

Avec du papier bulle

Sans papier bulle

34

Courbe de tendance

MESURE DE TRANSMISSION LUMINEUSEMESURE DE TRANSMISSION LUMINEUSE

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Écla

irem

ent e

n lu

x

Nombre de couche de papier bulle

TRANSMISSION LUMINEUSE PAR RAPPORT À L'ÉPAISSEUR DE PAPIER BULLE

Transmission lumineusePoly. (Transmission lumineuse)

35

Après ces tests de transmission lumineuse, nous pouvons conclure un certain nombre de choses :

- L’épaisseur de papier bulle est décroissante par rapport à la transmission lumineuse.- La distance entre les deux plaques de polycarbonate n’influe pas sur la transmission lumineuse.- La transmission lumineuse varie entre 31,4% et 15,7%, soit dans la fourchette d’un produit comme le Dampathem K7 (voir tableau ci-dessous).

MESURE DE TRANSMISSION LUMINEUSE

4 + AIR + 4 4 + ISOLANT + 4

6 + AIR + 4 6 + ISOLANT + 4

Trans. Lum. % Jusqu'à 35 % Jusqu'à 19 % Jusqu'à 29 % Jusqu'à 16 %

Facteur solaire 0,40 0,3 0,35 0,27

36

1.5 cm de papier bulle, 2 plaques de polycarbo-

nate de 4 mm.

Essai effectué en plaçant un appareil pho-to à l’intérieur de la boîte munie d’un déclen-cheur à distance. La main comme figure témoin est ensuite déplacée précisément par série de 10 cm. Un petit spot éclaire l’ensemble.

50 cm 40 cm 30 cm 20 cm

10 cm 1 cm 0 cm

Test de visibilité



37

4.5 cm de papier bulle, 2 plaques de polycarbo-

nate de 4 mm.

Le papier bulle posé en couches successives offre une très bonne occlusion visuelle : pour 1,5 cm de papier bulle, il faut être à 20 cm pour percevoir une présence et à 1 cm pour distinguer une forme ; Pour 4,5 cm de papier bulle il faut être à 10 cm pour percevoir une présence et à 1 cm pour distinguer une forme.

MESURE DE TRANSMISSION LUMINEUSE50 cm 40 cm 30 cm 20 cm

10 cm 1 cm 0 cm

38

Mesure de lambda du papier bulle

MESURE DE CONDUCTIVITÉ THERMIQUE Pour enfin savoir si le papier bulle est un matériau isolant, il faut le soumettre au test de conductivité thermique à l’aide d’un lambda-mètre. La valeur lambda indique la conductivité thermique d’un matériau et s’exprime en W/(m. K). Plus la valeur lambda est élevée, meilleure est la conductivité de la chaleur et donc moins le matériau est un bon isolant.

La sonde dotée d’une résistance chauf-fante s’insère dans deux échantillons de ma-tériau d’une dimension de 15 x 15 x 5 cm (16 couches de papier bulle ici) pour effectuer la mesure. On s’assure que la sonde est bien enro-bée et qui ne montre pas de fuite, ou sinon on l’enroule dans un sac plastique.

On règle la durée de chauffe et la puis-sance de chauffe (une valeur plus faible pour un matériau isolant...etc) et on lance le test. Après avoir suffisamment de point, on arrête le test et on trouve la valeur moyenne la plus fidèle aux différents points.


39

MESURE DE CONDUCTIVITÉ THERMIQUEqui eux sont optimisés de manière profession-nelle. De toute manière l’avantage de la paroi isolante et translucide n’est pas d’isoler tel ferait un isolant de construction classique, son but est aussi de laisser passer l’énergie calorifique ther-mique comme solaire.

Ci-dessous, l’une des 3 courbes de me-sure du lambda, cette valeur correspond au le coefficient directeur d’une ligne de régression linéaire obtenu depuis une courbe d’évolution de température mesurée par l’appareil.

Après 3 tests, on mesure des conductivités de 0.052, 0.051 et 0.050 W/(m.K)., avec un écart type de 0.051 W/m.K. Ce qui en comparaison d’autres matériaux peut être considéré comme étant un isolant ayant des performances intéres-santes.

Rappelons que la laine de verre haut de gamme arrive à atteindre un lambda de 0.032 W/m.K, la laine de roche et la laine de chanvre & lin sont aux alentours de 0.037 W/m.K, et 0.038 W/m.K pour du polystyrène extrudé et 0.040 W/m.K pour du polystyrène expansé (ce sont ici des données constructeurs). Précisons que le lambda du polyéthylène basse densité brut (uti-lisé dans la fabrication du papier bulle) est de 0.34 W/m.K : sa mise en papier bulle a multiplié ses performances de conductivité thermique par 7.

Ce résultat confirme que le papier bulle a de véritables propriétés d’isolation, qui ne sont certes pas aussi bonne que les isolants industriels

y = 0,0991R² = 0,7918

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Tem

péra

ture

en

°C

Temps en seconde (s)

COURBE DE MESURE DE CONDUCTIVITÉ

Température en °C

Linéaire (Température en °C)

Conclusion

40

Cadre des tests

La mesure des apports solaires est indis-pensable pour cette paroi et pour toute forme d’élément constructif ayant pour but de laisser passer la lumière du soleil. Cette mesure permet dans ce cas précis de mesurer l’effet de serre et donc le comportement de celle-ci dans une situation réelle. Lorsque le soleil pénètre à travers une fe-nêtre, une partie de ses rayons est reflétée par la vitre, puis une majeure partie des rayons pénètre à l’intérieur de la salle qui va chauffer le mur directement en face (la surface éclairée), puis une partie de ces rayons absorbés par la paroi. Les apports solaires d’une fenêtre ou d’une pa-roi détermine sa capacité de celle-ci à retenir l’énergie solaire. Lorsque la surface éclairée chauffe, elle émet des rayons de longues ondes qui sont des infrarouges, dans le phénomène d’effet de serre par exemple, ces rayons infrarouges sont émis par le sol terrestre qui chauffe sous le soleil.

MESURE DE L’APPORT SOLAIRE

Le principe est simple : émettre une lu-mière chauffante d’un côté de l’échantillon, pla-cer un élément permettant de capter l’énergie

MESURE DE CONDUCTIVITÉ THERMIQUEde l’autre côté, et comparer cette valeur à cette même expérience mais sans échantillon. Cette procédure permet d’évaluer l’énergie dite « so-laire » retenue par la paroi testée. La lumière simulant le soleil sera un spot lumineux, l’échantillon sera relié à une boîte iso-lée dont le fond sera une plaque d’acier répu-tée pour sa faculté à absorber beaucoup de chaleur. Deux outils seront nécessaires : un ther-mocouple servant à mesurer l’évolution de la température de l’air à l’intérieur de la boîte, une caméra thermique qui servira à mesurer la tem-pérature de l’acier. La première série de tests fut erronée, car l’acier reflétait trop la lumière, elle fut ensuite peinte en noire pour augmenter son émissivité thermique et capter un maximum de chaleur (et exagérer fortement les élévations de tempéra-ture) afin de rendre les transferts calorifiques fla-grants. L’émissivité d’un matériau, rappelons-le, est la capacité d’un matériau à émettre de l’énergie par rayonnements par rapport à un corps noir (qui a une émissivité de 1 (valeur réfé-rence). Tout autre corps qui n’est pas noir a une émissivité inférieure à 1.

41


Perte par réflexion

Papier aluminium

Plaque d’acier blanc 1 mm

Enregistrement d’une courbe

Thermo-couple

Visée par caméra thermique

Visée par caméra thermique

Spot lumineux :300 Watt

Spot lumineux :300 Watt Effet de

serre

Les tests se feront sur une période de 20 min chacune. Les mesures par caméra ther-mique se feront manuellement toutes les minutes, les mesures au thermocouple seront auto-matiques et effectuées toutes les secondes.

L’émissivité de la caméra thermique a été fixée à 0.95, il est convenu que même peinte en noir, la surface n’est pas à une surface d’un noir parfait et uniforme.

1

2

42

Le spot de 300 Watts est d’abord pré chauffé pendant 10 min afin d’atteindre sa tem-pérature maximale, il est ensuite pointé droit sur l’élément de test, ce qui démarre instantané-ment les mesures de thermocouple et de camé-ra thermique.

Après chaque test, le spot est éteint afin de ne pas surchauffer la salle, qu’on aère après chaque mesure. La boîte et la plaque d’acier sont également refroidies.

MESURE DE L’APPORT SOLAIREMESURE DE L’APPORT SOLAIRE

43

CAS 1 : avec paroi de 4 mm (PC) + 14 couches de PB + 4 mm (PC)

PREMIÈRE SERIE DE MESURE (ERRONÉE)

0

5

10

15

20

25

30

35

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Tem

péra

ture

en

°C

Minutes écoulées

ÉVOLUTION DE LA TEMPÉRATURE

ThermocoupleCaméra thermique

44

CAS 2 : sans paroi

On se rend compte que l’expérimentation n’est pas très effective. Alors que la température du thermocouple est cohérente, les mesures à la caméra thermique sont très hasardeuses, allant d’un extrême à l’autre. C’est à cause de la plaque d’acier qui, étant trop réfléchissante, n’absorbe quasiment aucune chaleur, mais également car le reflet de lumière est interprété à tort comme une source de chaleur (voir les deux images ci-dessous).

Mesure à 0min Mesure à 20min


0

5

10

15

20

25

30

35

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Tem

péra

ture

en

°C

Minutes écoulées


Thermocouple

Caméra thermique


45

CAS 1 : avec une paroi opaque de 4 mm (contreplaqué)

Conclusion de la première série de test :

Les erreurs de cette première série de tests ont été l’utilisation d’un spot lumineux trop faible (300 W) qui du coup n’a pas offert un échauf-fement de température significatif, et l’utilisation d’une plaque d’acier trop réfléchissante et trop peu émissive.

Le deuxième essai se fera avec un spot de 1000 W et une plaque d’acier cette fois-ci peinte en noir.


0

5

10

15

20

25

30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Tem

pér

atu

re e

n °C

Minutes écoulées


Thermocouple

46

On peut voir une évolution constante des deux températures, celle du thermocouple prenant ~ 10°C et la plaque d’acier prenant ~ 21.1°C sur 20 min.

Le spot de 1000 W

La plaque d’acier peinte en noir

CAS 1 : avec paroi de 4 mm (PC) + 14 couches de PB + 4 mm (PC)

DEUXIÈME SÉRIE DE MESURE

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Tempé

rature en °C

Minutes écoulées


Thermocouple

Caméra thermique


47

DEUXIÈME SÉRIE DE MESURECAS 2 : sans paroi

Dans ce cas précis, on re-marque une élévation très forte de la température à la surface, qui aug-mente de 40°C en 4 min. Pour ensuite augmenter plus lentement pour at-teindre 80°C en 20 min... La tempé-rature s’amplifie donc de 57,4°C en 20 min.

Le thermocouple mesurait lui la température de l’air à l’intérieur de la boîte (même s’il n’y avait pas de paroi).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Tempé

rature en °C

Minutes écoulées


Thermocouple

Caméra thermique

48

CAS 1 : avec une paroi opaque

Lorsque l’on place une planche de bois (qui est totalement opaque), on observe une élévation de tempé-rature d’abord lente, puis qui s’accé-lère aux environs de 5 min pour suivre une augmentation de température constante. Sur 20 min, la température s’élève d’environ 7,7°C.


0

5

10

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20

25

30

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Tempé

rature en °C

Minutes écoulées


Thermocouple 49

CAS 1 : avec une paroi opaque

On remarque que la paroi testée offre une grande protection aux apports solaires. Sa pré-sence permet d’éviter une élévation de tempé-rature de 36.6°C sur 20 min (différence des deux courbes magentas). La paroi absorbe à priori l’énergie solaire.


Il faut cependant mettre en relativité la puissance de la lampe : 1000 W, soit une puis-sance de 318.6 W/m² (après calcul d’angle so-lide). Les mesures de l’intégralité des essais sont donc assez proches du soleil, qui est en moyenne de 340 W/m² au sol.15

15 Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Irradiation_solaire (consulté le 10/12/2014)

0

10

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30

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Tempé

rature en °C

Minutes écoulées

ÉVOLUTION DE LA TEMPÉRATURE COMPARATIVE

Avec paroi / thermocoupleAvec paroi / caméra thermiqueSans paroi / thermocoupleSans paroi / caméra thermiqueParoi opaque / thermocouple

50

TROISIÈME SÉRIE DE MESURE (COMPARATIVE)

Une plaque de plexiglas transparent et de polycarbonate de 4 mm ont également été soumises aux mesures car équivalant à des matériaux directement en concurrence. Cette comparaison permettra de déterminer le posi-tionnement de l’absorption d’énergie solaire d’une paroi en papier bulle par rapport à des produits couramment utilisés en construction.

On constate d’après cette courbe que, probablement par un effet de « loupe », le poly-carbonate surchauffe la plaque à partir de 9 mi-nutes ; les performances du plexiglas n’en sont pas très éloignées. Ajouter du papier bulle à du polycarbo-nate permet donc réellement de limiter les ap-ports solaires.

0

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20

30

40

50

60

70

80

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100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Tempé

rature en °C

Minutes écoulées


Plexiglas / Caméra thermiquePolycarbonate / Caméra thermiqueAvec paroi en papier bulleSans paroi / Caméra thermiqueParoi opaque

51

TROISIÈME SÉRIE DE MESURE (COMPARATIVE)

Q = m x c x ΔT

Pour calculer l’énergie stockée par la plaque d’acier, il faut utiliser une formule de transfert d’énergie :

À partir de la valeur Q « sans paroi », il sera possible de la soustraire à la valeur Q de l’essai « plexiglas », de l’essai « polycarbonate » et de l’essai « avec paroi ».

Ces différentiels aideront à déterminer quelle sont les performances d’absorption ca-lorifique solaire de la paroi en papier bulle par rapport à des concurrents directs.

Calcul de masse de la plaque d’acier :

Masse volumique x volume = Masse de l’acier7500 x (0.36 x 0.36 x 0.001 m) = 0,972 kgChaleur massique de l’acier : 460 J/Kg.°C

Valeur référence : sans paroiDifférence de température maxi et mini :79.6 - 22,3 = ΔT = 57,3°C

Qsp = m x c x ΔTQsp = 0,972 x 460 x 57,3

Qsp ≈ 25.62 kJ

Valeur référence : avec paroi papier bulleDifférence de température maxi et mini :43,3 - 22,2 = ΔT = 21,1°C

Qpb = m x c x ΔTQpb = 0,972 x 460 x 21,1

Qpb ≈ 9.43 kJ

Masse de la plaque acier en Kilogramme

Énergie transférée en Joule

Chaleur massique de l’acier en J(kg/K)

Différence de température en °C

Calcul d’absorption de chaleur

52

Valeur de comparaison n°2 : Plexiglas

Différence de température maxi et mini :76,2 - 23,5 = ΔT = 52,7°C

Qpx = 0,972 x 460 x 52,7Qpx ≈ 23,56 kJ

Valeur de comparaison n°3 : Polycarbonate

Différence de température maxi et mini :89,6 - 23,8 = ΔT = 65,8 °C

Qpc = 0,972 x 460 x 65,8Qpc = 29,42 kJ

A partir d’une valeur référence du « sans papier bulle » nommé Qsp, il est désormais facile de déduire la quantité de chaleur solaire rete-nue par chacune des parois comparées.

Performance de la paroi de papier bulle :

Qabsorbé = Qsp - Qpb

Qabsorbé = 25,62 - 9,43Qabsorbé = 16,19 kJ

...soit 37% d’absorption calorifique

Performance de la paroi plexiglas :

Qabsorbé = Qsp - Qpx

Qabsorbé = 25,62 - 23,56Qabsorbé = 2.06 kJ

...soit moins d’1% d’absorption calorifique

Performance de la paroi polycarbonate :

Qabsorbé = Qsp - Qpc

Qabsorbé = 25,62 - 29,42Qabsorbé = - 3.8 kJ

...soit une amplification calorifique de 0.9%

TROISIÈME SÉRIE DE MESURE (COMPARATIVE)Performance d’absorption par déduction

53

Conclusion


Avec 37% d’absorption d’énergie solaire on peut aisément déduire après ce test que le système de paroi en papier bulle (du moins dans la configuration testée) absorbe l’énergie solaire de manière significative.

Ce résultat sous-entend qu’un système pareil serait idéal dans la façade Sud d’un bâti-ment : elle capterait l’énergie solaire durant l’hi-ver grâce à l’effet de serre, ce qui économiserait une éventuelle énergie électrique de chauffage ; et durant l’été la paroi bloquerait les rayons so-laires excédents. Si on compare ces résultats avec des pro-duits présents sur le marché (données construc-teurs), on voit que l’écart n’est pas si grand.

Kalwall (100mm, Couche int/ext blanche) :Absorption solaire : 38% Transmission lumineuse (directe): 20%

Okalux (50mm d’épaisseur) :Absorption solaire : 46% Transmission lumineuse (directe): 45%

Dampatherm K7 (6mm + isolant + 4mm) :Absorption solaire : 27% Transmission lumineuse (directe): 16%

Prototype (4mm + Papier bulle x14 + 4mm) :Absorption solaire : 37% Transmission lumineuse (directe): 15.7%

Le rapport entre transmission lumineuse et absorption solaire se situe dans l’ordre de gran-deur des produits références cités. Les résultats obtenus sont encourageants car un prototype issu du détournement côtoie des produits indus-triels.

54

ESSAI DE RÉSISTANCE AUX INTEMPÉRIES Dans le cas d’une paroi directement ex-posée à l’extérieur, des vérifications de la résis-tance à la pluie et au soleil, même basiques, sont indispensables. Pour cela, un échantillon composé de papier bulle enroulé de 7 x 5 x 10 cm et d’une plaque de polycarbonate de 7 x 7 cm ont été placée à l’extérieur plein Sud. L’exposition s’est faite à Massy (dépar-tement de l’Essonne) entre le 30 juin et 30 no-vembre 2014, soit 153 jours au total.

L’été 2014 a été assez proche de celui de 2013 si on se réfère aux archives de données météorologiques, la moyenne de température est de 15.8°C contre 16.1°C en 2014 (de juillet à novembre). Même chose pour les précipitations où l’on était à 46,8 mm de moyenne contre 41 en 2014 (sur cette même période). L’échantillon en question a donc été confronté à des températures allant de 36°C à 3,2°C, et des précipitations allant de 83 à 8 mm. Ce sont des écarts types de grandes amplitudes résumant une variation météorologique assez significative. Le dispositif offre un ensoleillement direct et sans obstacle.

Courbes de température et de précipita-tion à Massy en 201413

Température moyenne de juillet à novembre : 16.1°C

Précipitation moyenne de juillet à novembre : 41 mm.

13Source : http://www.meteo-91.com)


55

ESSAI DE RÉSISTANCE AUX INTEMPÉRIESPremier avis sur l’essai

Même si l’essai reste assez simple, il per-met de tirer des conclusions utiles. Tout d’abord on peut remarquer une détérioration visuelle nulle du papier bulle, il conserve sa souplesse et aucune bulle n’a éclaté, sa couleur est éga-lement restée le même sur des vérifications au niveau visuel. Cependant le polycarbonate a subi des détériorations, dû à la chaleur et au froid consé-cutif de l’été 2014, l’eau faisant un effet de loupe. Il a notamment perdu sa platitude, pas-sant de 3.99 mm d’épaisseur à 5.41 mm, soit une déformation conséquente. L’utilisation d’un cadre rigide devient indis-pensable, car la déformation est de toute façon inévitable sur les polymères de ce type.

56

CONCLUSION Après une année et demie de recherche, il est assez difficile de faire une conclusion syn-thétique d’un travail aussi long, car ce dossier final n’est qu’un fragment de toute la réflexion. La toute première idée était d’un tout autre re-gistre, qui au fil des semaines s’est transformé, on part d’abord d’une matière que l’on trouve intéressante, puis on tente d’en faire un sujet de recherche, on tâtonne puis on se dit que finale-ment ce n’est pas une bonne idée, on tâtonne encore jusqu’au déclic où on sait qu’on tient un sujet à la fois intéressant et à une portée maté-rielle raisonnable. Le processus est tout sauf li-néaire. La papier bulle a été un premier souffle, un objet de base de réflexion, le déclic lui est venu de la question de la transparence. Ce dé-clic marqua le début de la recherche. Je suis assez fier du travail accompli, tant au niveau du caractère scientifique que tu l’as-pect expérimental. La possibilité d’apprendre par le faire, par la manipulation de la matière et des appareils de mesure dans le cadre d’une recherche de rigueur scientifique fut très enri-chissante. Lorsqu’on regarde les solutions d’isola-tion translucide proposées sur le marché, on se

rend compte qu’il y a beaucoup de solutions différentes avec beaucoup de combinaison de matériaux, c’est assez plaisant de voir qu’il y a beaucoup de solution (et d’autres à venir) pour un but commun et au rendu esthétique et thermique très différent, je me suis alors dit qu’il y avait une solution supplémentaire à apporter. Après avoir établi un échantillon, je me suis rendu compte son esthétisme, quelque peu intri-gué par ses performances physiques qui pou-vaient alors être bonnes comme mauvaises, je me suis alors dit qu’il serait judicieux de prendre cet échantillon et de vérifier son potentiel. La démarche a été simple et tout autour de quatre points : optique, isolation, durabilité, et protection solaire. Ces quatre critères fonda-mentaux ont guidé ma recherche. On découvre à la fin un matériau avec un rapport transmission lumineuse, absorption solaire très correcte, une durabilité en bonne voie, des qualités d’occlu-sion visuelles assez efficaces et un potentiel iso-lant plutôt flatteur pour un matériau détourné. Ce n’est bien sur pas terminé, ces re-cherches équivalant à d’une étude de faisa-bilité. En espérant que de futurs chercheurs se daignent à se pencher sur la question.

ESSAI DE RÉSISTANCE AUX INTEMPÉRIES

57

BIBLIOGRAPHIE Ouvrages :

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Jean-Paul Baïlon, Des matériaux, Presses Poly-technique de Montréal, Montréal, 2000.

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Brigit Krols, Inventions fortuites qui ont changé notre vie, YB édition, 2010.

Articles périodiques :

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« Papiermuseum in Shizuoka = Paper museum in Shizuoka », Détail, vol 7/8, Juillet 2003.

Jill Fehrenbacher, Prefab Friday : Mdesigns Mcube, http://inhabitat.com/prefab-friday-mdesigns-mcube-green-home-1/, 09/09/2007, consulté le 05/06/2014.

Hervé Ghénot, « Une façade de marbre éclaire une médiathèque », Le Moniteur des travaux publics et du bâtiment, vol 5401, 2007.

Olivier NAMIAS, « Isoler sans renoncer à la lu-mière », D’A, décembre 2013.

« Matières plastiques », Le Moniteur de l’architecture,hors-série (2010, déc.).

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Documents / données constructeurs

Kalwall : http://www.kalwall.com/spec.htm

Everlite Concept / Danpatherm K7 : http://www.everliteconcept.com/systemes-panneaux-polycarbonate-alveolaire/gamme/danpatherm-k7.html

Okalux :http://www.okalux.de/en/downloads/pro-ducts/

Ecodis Aerotech :http://www.ecodis.fr/fr/produit/aerogel-isolant-ecodis-aerotech

Béton i.light :http://www.italcementigroup.com/ENG/Research+and+Innovation/Innovative+Products/i.light/

LitraCon : http://www.litracon.hu/product.php?id=7

BIBLIOGRAPHIE

Remerciements à Benoît Vérant et Bruno Weiss pour leur aide sans lequel ce travail n’aurait ja-mais abouti.

BIBLIOGRAPHIE

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