Brevet FR2340289A1 — publié le 19770902

Il est classique d'améliorer l'isolation thermique de bâtiments au moyen de panneaux calorifuges en réduisant considérablement les pertes de chaleur par transmission. Ces panneaux calorifuges se montent à l'intérieur des murs des constructions nouvelles et il est en général encore nécessaire d'assurer la protection contre l'humidité au moyen d'une feuille d'aluminium. Des panneaux calorifuges mis au point récemment peuvent se monter sur la surface extérieure de bâtiments existants. La diversité des façades soulève toutefois des difficultés considérables d'ajustage et de fixation. Le remplacement du crépi existant par des panneaux calorifuges de même épaisseur permet de conserver les mêmes volets et en particulier leur fixation. Des calculs ont montré qu'il est possible d'éliminer dans ce cas les fuites de chaleur par transmission dans la proportion de la moitié aux deux tiers et que la durée d'amortissement est d'environ 8 à 10 ans avec le prix actuel du mazout. L'invention a pour objet un nouveau matériau calorifuge consistant en un liant durcissable, initialement liquide, dans lequel sont uniformément répartis des corps isolants étroitement tassés, ledit matériau étant caractérisé en ce que lesdits corps isolants sont creux et ont une enveloppe hermétique et ces corps sont remplis d'un gaz dont la conductibilité thermique est inférieure à celle de l'air, le rapport de l'épaisseur de l'enveloppe des corps creux à leur diamètre étant au maximum de 0,1. L'invention se rapporte par ailleurs à l'application du matériau selon l'invention à la réalisation d'un crépi. La proportion volumique des corps creux doit être la plus grande possible par rapport à celle du liant, c'est-à-dire que ces corps creux doivent être étroitement tassés et mélangés intimement avec le liant. Le verre convient particulièrement bien à la réalisation des corps creux, mais les matières plastiques, par exemple les résines synthétiques et les matières thermoplastiques, sont aussi utilisables. L'invention sera décrite en regard du dessin annexé sur lequel la figure 1 est une coupe d'un modèle pour le calcul et la figure 2, une coupe longitudinale d'un exemple d'application de calorifugeage de l'invention. Des recherches théoriques et expérimentales ont montré que des sphères permettent d'atteindre une densité de tassement de 0,65, des petits cylindres permettent d'atteindre une densité de tassement de 0,75, tandis que la densité de tassement des anneaux de Raschig est de 0,58. Le calcul approché suivant donne une première approximation des qualités thermiques du matériau calorifuge de l'invention. Les symboles utilisés ont les significations suivantes: ## # 0,85 W/mK : la conductibilité thermique du béton #s#0,024 W/mk: la conductibilité thermique de l'air #g#0,7 W/mK : la conductibilité thermique du verre la conductibilité thermique réelle du matériau d - le diamètre interne des petites sphères = 2 r. Le coefficient k est en première approximation le suivant pour une sphère à paroi mince avec enveloppement de béton (voir la figure 1). k(r) # #s/2r + #/2r - ###### et donc la conductibilité thermique réelle du matériau correspond à #so = #s + ### .#. et pour un panneau d'une épaisseur # # nr, on a L'épaisseur de paroi s de sphères creuses minces 1 est donnée par Pour la brique, on a Pa = 200 - 3000 N / cm, tandis que pour jle cristal, on a # dadm = 40 000 - 80 000 N/cm. En prenant les moyennes on a s = 1/2 @ 2500/60 000 # 0,02r 60 000 En adoptant #r = s, on a 2 (s + #r)/r = 4s/r = 4.0,02r/r = 0,08. On obtient ainsi #so = #s + 0,08# = 0,024 + 0,08.0,85#0,09 W/mK. Par contre, le béton a une conductibilité thermique # ##0,85 W/mK, qui est donc approximativement dix fois plus grande celle du matériau de l'invention. L'étude théorique et expérimentale de P. ZEHNER (détermination expérimentale et théorique de la conductibilité thermique réelle de sphères en vrac balayées par un gaz sous températuresdouceset élevées Bulletin de recherches VDI 558) confirme cette première approximation, étude dans laquelle le rapport sans dimension de conductibilité thermique # / peut être tiré en fonction de #s/#. On trouve pour des cavités sphériques, remplies d'air, dans le béton, en prenant = 0,024/@@@@ # 0,028 À 0,85 un rapport réel sans tenir compte de la convection ni du rayonnement #so/# #1,2.10-1 = 0,12 et donc #so#0,12.0,85#0,1 W/mK, donc une valeur qui est plus grande d'un facteur 1,1 que celle de 0,09 calculée par approximation. On a déjà tenté de réduire la conductibilité thermique du béton en le mélangeant avec des particules mauvaises conductrices de la chaleur ou en le rendant artificiellement poreux. L'expérience a montré qu'en lui ajoutant de telles particules en proportions importantes ou en lui donnant une forte porosité, on peut certes en abaisser la conductivité thermique, mais par contre sa résistance mécanique diminue considérablement. Ces pores ainsi créés artificiellement ne permettent pas non plus d'obtenir une densité de tassement de l'ordre dé 0,6 à 0,7. Par contre, des petites sphères creuses ou des cylindres creux fermés de toutes parts ont une forte résistance à la compression qui a été prouvée par l'expérience, de sorte que par exemple un crépi se composant d'un mélange de béton et de corps creux a sensiblement la résistance mécanique du béton. Il est avantageux que la surface extérieure des corps creux soit rugueuse afin d'améliorer leur adhérence au liant. Il est possible de réaliser aussi à l'aide de ce mélange des briques et des tuiles, des revêtements, des enveloppements de tuyaux, et autres. Des tuiles et panneaux de ce type peuvent être particulièrement utiles pour des constructions nouvelles. La figure 1 représente schématiquement une petite sphère telle que conçue pour le calcul théorique effectué plus haut ainsi qu'un cylindre équivalent C d'épaisseur ar. En réalisant des tuyaux, par exemple de transport de chaleur délivrée par une centrale de chauffage, directement en matériau calorifuge selon l'invention, plus aucune autre isolation thermique n'est nécessaire, ce qui permet de faire une économie et de réduire l'encombrement. La figure 2 représente un tuyau 3 d'isolation thermique réalisé à l'aide du matériau de l'invention. Les billes de verre 1 sont étroitement tassées et régulièrement réparties dans le liant durci 4 et forment ainsi un corps tubulaire calorifuge simple dans lequel le flux thermique se déplace sans grande perte dans le sens de la flèche 5. S'il s'agit par contre d'améliorer l'isolation thermique de constructions existantes, il faut essentiellement réaliser un crépi à l'aide de ce matériau composite, ce qui est aussi plus simple que le dépôt d'un crépi classique. L'enveloppe des petites sphères ou cylindres étant hermétique, il est par ailleurs possible de les remplir d'un gaz dont la conductibilité thermique est inférieure à celle de l'air, par exemple de crypton ou de xénon, dont la conductibilité thermique est trois à quatre fois plus mauvaise que celle de l'air. Par ailleurs, aucune humidité ne peut y pénétrer, ce qui représente une amélioration considérable par rapport au béton normal. Un autre avantage est qu'aucune convection n'a lieu à l'intérieur du crépi entre les sphères et de plus que le rayonnement est pratiquement inhibé. En remplissant les corps creux de gaz sous pression supérieure à la pression atmosphérique, la précontrainte ainsi produite améliore la résistance à la compression. REVENDICATIONS 1. Matériau calorifuge se composant d'un liant durcissable, initialement liquide,dans lequel sont uniformément répartis des corps isolants étroitement tassés, caractérisé en ce que les corps isolants sont creux et leur enveloppe est hermétique, ces corps étant remplis d'un gaz dont la conductibilité thermique est inférieure à celle de l'air et le rapport de l'épaisseur de l'enveloppe desdits corps creux à leur diamètre est au maximum égal à 0,1. 2. Matériau calorifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps creux sont en verre. 3. Matériau calorifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps creux sont en matière plastique. 4. Matériau calorifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps creux sont sphériques ou cylindriques. 5. Matériau calorifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps creux sont remplis de xénon. 6. Matériau calorifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface extérieure des corps creux est rugueuse. 7. Application du matériau calorifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 à la réalisation d'un crépi.