Briques isolantes ultraperformantes

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Au moyen d’aérogel, l’Institut de recherche Empa à Dübendorf (ZH) a développé une brique isolante d’un nouveau type: l’Aerobrick.

De par leur structure alvéolaire, les briques monolithiques peuvent accueillir des matières isolantes en leur sein et, ainsi, améliorer l’efficacité énergétique d’un bâtiment. Il en existe plusieurs variantes sur le marché : certaines sont pourvues de nombreuses alvéoles, d’autres de cavités plus grandes remplies de matériaux isolants tels que la perlite, la laine minérale ou le polystyrène. Pour atteindre les performances d’un mur en briques isolé de manière traditionnelle, les briques isolantes sont généralement beaucoup plus épaisses que les briques conventionnelles.

Les chercheurs de l’Empa y ont introduit un isolant de type aérogel1. Ce matériau solide extrêmement poreux possède des propriétés d’isolation thermique très élevées et résiste à des températures allant jusqu’ à 300° C. Pour ce faire, ils ont développé un mélange pâteux contenant des granulés d’aérogel disponibles dans le commerce. Cette pâte se déverse facilement dans les cavités des briques et adhère à l’argile lors de son séchage, d’où une manipulation facilitée. 

Dans un premier temps, les chercheurs ont mesuré la conductivité thermique (pour une température de 10° C) de briques isolantes remplies de perlite2 et  l’ont comparée à celle de briques remplies d’aérogel3. Ces dernières affichent une conductivité thermique de 59 mW/ (m*K), soit 35  % plus faible que celle des briques isolantes à base de perlite (90.6 mW/m*K). Autrement dit, à performance égale, une mur en Aerobrick sera 35 % moins épais qu’un mur en briques remplies de perlite.

Actuellement, le matériau de remplissage des Aerobrick est encore beaucoup trop cher pour un développement industriel puisqu’au prix du marché actuel de l’aérogel, un mètre carré de maçonnerie coûterait environ 500 francs de plus.

Notes

1. Les aérogels ont récemment fait leur apparition comme matériau isolant dans le domaine de la construction. Le matériau consiste en une matrice poreuse de silicates. Ces pores d’air représentent plus de 90 % de son volume. Leur taille nanométrique minimise le transfert d’énergie par le mouvement des molécules d’air et explique leurs performances thermiques. Les aérogels sont perméables à la vapeur d’eau, recyclables, non toxiques, incombustibles et n’absorbent pratiquement aucune humidité. (Source : Empa).

2. La perlite est issue d’une roche siliceuse d’origine volcanique. De par sa structure poreuse, elle contient jusqu’à 2 % d’eau et a une densité apparente de 1000 kg/m³. Un chauffage de courte durée entre 800° C et 1000° C entraîne la dilatation de l’eau qu’elle contient et la fait gonfler de quinze à vingt fois son volume initial pour atteindre une densité de 50 à 100 kg/m³ .

3. Les chercheurs ont acheté en Suisse 20 briques isolantes remplies de perlite et en ont ensuite choisi aléatoirement huit pour leurs mesures. Les spécificités des appareils de mesure ont imposé de réduire la taille des briques standard; les scientifiques les ont ainsi coupées en deux. Après cette opération, les échantillons de briques ont été conditionnés dans un environnement contrôlé. Après mesure, la perlite en a été retirée et remplacée par l’isolant à base d’aérogel, ceci afin d’éliminer tout biais dû aux briques elles-mêmes. Après une nouvelle étape de conditionnement, la conductivité thermique a été à nouveau mesurée.

Bibliographie: Aerobrick — An aerogel-filled insulating brick, J. Wernery, A. Ben-Ishai, B. Binder, et S. Brunner, Energy Procedia, Bd. 134, pp. 490–498, oct. 2017, DOI: 10.1016/j.egypro.2017.09.607

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