Bonjour à toutes et à tous,

Vous vous êtes sûrement déjà demandé qu’elle est l’isolation la plus efficace pour conserver la chaleur au sein d’une pièce. Notre projet va vous aider à avoir une réponse à cette question !

Nous sommes deux étudiantes de 2ème année du PEIP : Célia Benmansour et Camille Busnel. Notre projet consiste à réaliser un banc d’essai thermique.

Objectif du projet

L’objectif de notre projet est d’évaluer la performance énergétique de parois constituées de différents matériaux afin de trouver laquelle est la plus efficace. Le banc d’essai représente une pièce simple avec une fenêtre en double vitrage et un radiateur qui est assuré par une lampe à incandescence. Le mur de devant est amovible afin de tester différentes configurations d’isolation.

Ce banc d’essai est très bien isolé thermiquement pour que les mesures réalisées ne soient influencées que par le mur amovible et par la fenêtre. Nous avons automatisé la prise des données grâce à un enregistreur autonome de la technologie Arduino et en intégrant une sonde ce qui permet une mesure en continue de la température.

Modélisation du banc d’essai sur Revit

Pour commencer nous avons modélisé notre banc d’essai sur le logiciel de conception de bâtiment Revit. Les murs fixes de notre maquette sur Revit étaient composés de PVC expansé de 19 mm d’épaisseur avec une isolation en carton mousse de 10 mm d’épaisseur. Nous avons ensuite créé des murs en différents matériaux (bois, brique, ciment), avec et sans isolant, pour la paroi amovible en respectant les critères suivant :

Critères techniques des matériaux

Modélisation du banc d’essai sur Revit

Modélisation sur Solidworks

Après avoir passé commande pour le matériel nécessaire nous avons modélisé nos pièces en PVC (qui avaient finalement une épaisseur de 8mm suite à la commande) sur Solidworks. Cette modélisation avait pour but d’usiner ces pièces complexes à l’aide du CharlyRobot. En effet nous avons choisi une géométrie de pièces qui permettait de les emboîter afin de minimiser l’utilisation de colle mais également d’assurer un meilleur maintien de l’ensemble.

Modélisation des pièces en PVC sur Solidworks

Création du banc d’essai

Suite à un problème de matériel nous avons finalement remplacé le PVC par du bois OSB qui a une épaisseur de 16mm. Nous avons conservé les plans d’origine en s’adaptant à l’épaisseur du bois.

Pièces pour les murs fixes du banc d’essai

Nous avons ensuite fixé les rainures pour la fenêtre, les butés pour les murs amovibles ainsi que l’isolant en polystyrène en laissant une ouverture pour la sonde de température et pour la lampe chauffante.

Banc d’essai monté

Nous avons découpé différents murs amovibles (deux en bois et un en polystyrène) afin de tester différentes configurations.

Pour finir nous avons effectué les mesures de températures grâce au montage Arduino suivant :

Montage Arduino

Nous avons utilisé un relais pour permettre l’ouverture et la fermeture du circuit électrique et donc gérer l’allumage de la lampe chauffante. Le temps de chauffe grâce à la lampe était de 2 minutes et nous avons ensuite mesuré la température à l’intérieur de la pièce pendant 10 minutes.

Résultats obtenus

Pour notre projet nous avons testé les six configurations suivantes :

Les différentes configurations du mur amovible

On obtient les changements de température suivants :

Température en fonction du temps à l’intérieur du banc d’essai

On remarque que les meilleurs résultats sont obtenus pour les configurations 1 et 3. L’air et le polystyrène sont donc de bons isolants. De plus on peut souligner le fait que dans le cas de la configuration 2, la température chute plus rapidement que dans le cas de la configuration 1. Ceci montre l’importance du double vitrage qui est un meilleur isolant que le simple vitrage grâce notamment à la couche d’air présente entre les deux parois en verre.

Interprétation des résultats obtenus

Les résultats obtenus sont cohérents avec les propriétés thermiques des matériaux utilisés. En effet, l’air possède une conductivité thermique de 0.025W/m.K à 20°C tandis que celle du polystyrène est de 0.05W/m.K et celle du bois de 0.2W/m.K. Ceci était anticipable car on sait que plus la conductivité thermique d’un matériau est élevée, moins il est isolant.

Améliorations possibles

Le banc d’essai que nous avons construit est un prototype et nécessiterait certaines améliorations. Notamment au niveau des matériaux utilisés et des moyens de construction qui ne permettent pas dans notre cas une optimisation de l’isolation. Beaucoup de déperditions thermiques se font au niveau des murs fixes du banc d’essai. En cause, la création manuelle du banc d’essai moins précise qu’une machine. On se retrouve alors avec des pièces qui s’emboîtent plus ou moins bien avec des écarts parfois non voulus.

On pourrait également mesurer les variations de températures avec davantage de murs amovibles (en brique…) afin de tester de plus nombreuses combinaisons. Ceci permettrait d’essayer un maximum de possibilités afin de trouver la véritable meilleure combinaison.

Ce que ce projet nous a apporté

Ce projet a été très enrichissant. Il nous a permis de découvrir et de manipuler des logiciels qui nous seront utiles pour la suite de nos études. De plus, ce travail de groupe sur une longue période nous a permis d’apprendre à nous écouter, à déléguer et à communiquer. Le travail de groupe a permis un échange toujours très bénéfique dans la gestion du projet. La communication était un point clé pour mener à bien ce projet.

Enfin les nombreux imprévus et complications nous ont obligées à améliorer nos capacités d’adaptations. En effet après avoir été confrontées à de nombreux problèmes nous avons dû réagir rapidement afin de ne pas perdre davantage de temps.

Merci pour votre lecture, nous espérons que cet article vous à plu !

Bibliographie/Sitographie

Christelle Abis, Stéphane Jean, Laurent Bimont, & Dominique Sauzeau (Éds.). (2014, février). Isolation thermique Banc d’essai.
Disponible sur : http://www.a4telechargement.fr/BE-THERM/D2-THERM-A-Dossier-Lycee-PDF-fev2014.pdf