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COFAHE2 Composants de Façades à Hautes Performances Énergétiques, Phase 2 Rappo

COFAHE2 Composants de Façades à Hautes Performances Énergétiques, Phase 2 Rapport final Coordinateur du projet : CSTB (Géraldine GARNIER) Partenaires : COMPOSITEC, GOYER, OCV REINFORCEMENTS Sous traitants : EXEL, NAVIER Université Paris-Est, Centre scientifique et Technique du Bâtiment, Département Enveloppe et Revêtement Juillet 2012 Convention Ademe n° 0904C0064 Convention notifiée le 25 janvier 2010 Responsable ADEME : Samira KHERROUF Coordinateur du projet : CSTB (Géraldine GARNIER) Partenaires : COMPOSITEC, GOYER, OCV REINFORCEMENTS Sous traitants : EXEL, NAVIER Université Paris-Est, Centre scientifique et Technique du Bâtiment, Département Enveloppe et Revêtement COFAHE2 Composants de Façades à Hautes Performances Énergétiques, Phase 2 Rapport final Juillet 2012 5/202 Rapport final COFAHE2 Composants de Façades à Hautes Performances Énergétiques, Phase 2 Toute reproduction ou représentation intégrale ou partielle, par quelque procédé que ce soit, des pages publiées dans le présent document, faite sans l’autorisation du CSTB est illicite et constitue une contrefaçon. Seules sont autorisées, d’une part, les reproductions strictement réservées à l’usage du copiste et non destinées à une utilisation collective et, d’autre part, les analyses et courtes citations justifiées par le caractère scientifique ou d’information de l’œuvre dans laquelle elles sont incorporées (Loi du 1er juillet 1992 - art. L 122-4 et L 122-5 et Code Pénal art. 425). Toute citation d’extraits ou reproduction doit obligatoirement faire apparaitre la référence de ce document sous la forme : GARNIER G. COFAHE2 : Composants de Façades à Hautes Performances Energétiques, Phase 2, CSTB, Juillet 2012,202 pages. © 2012 CSTB 6/202 Rapport final COFAHE2 Résumé Le projet COFAHE2 est la phase de démonstration du projet COFAHE1 où une façade rideau de type cadres a été présentée. Durant cette phase de démonstration, les informations précises sur le panneau de façade et sa constitution ont été définies. Le panneau de façade est constitué de cadres et d’éléments de remplissage.  Les cadres sont constitués de profilés aluminium-composites. - La plus grande souplesse de la solution cadres rapportés sur ossature aluminium a été retenue. Le profilé d’ossature aluminium utilisé sur le projet est pris dans le catalogue de la gamme Goyer GMR-BPO. Il s’agit de la référence PG1000, un profil utilisé par Goyer depuis une dizaine d’années sur de nombreuses opérations. La filière de création, outre la pareclose déjà évoquée, est un profil de cadre rapporté, supportant le profilé composite, vissé sur l’ossature aluminium. - Après examen du meilleur compromis performances mécaniques/tenue au feu, les profilés composites ont été fabriqués à partir de résine vinylester non chargée antifeu, de renfort transversal CFM (Continuous Filament Mat) et de renfort longitudinal Verre X Strand H par pultrusion chez EXEL. Un travail particulier a été réalisé pour définir la méthode la plus adaptée pour assembler les profilés aluminium-composites par collage. Les trous d’injection sont positionnés en face des fixations mécaniques du cadre sur l’ossature. Un entraxe de 400 mm permettant le recouvrement de la colle injectée, a été respecté, sans problème de tenue, sur les profilés ayant été utilisés pour fabriquer le prototype.  Les éléments de remplissage sont constitués : - d’éléments opaques : plaques en Composites Ciment Verre (CCV) assemblées avec des Panneaux Isolants sous Vide (PIV) et des tôles en aluminium. - d’éléments vitrés : triple vitrage 8/16/4/16/55.2 avec intercalaire aluminium. L’assemblage et le montage des prototypes ainsi que celui de la façade a été réalisé par Goyer. Des essais de caractérisations sur les profilés, les EdR et la façade complète ont été réalisés. Ces essais ont permis de valider la façade COFAHE2 du point de vue des performances thermiques, mécaniques et de la sécurité aux personnes requises. Cette étude a été complétée par un travail de prospective industrielle et d’étude de marché afin de concrétiser les paramètres financiers manquants actuellement et promouvoir le développement des façades super-isolées. Mots clés : façades innovantes, ossatures, profilés composites- aluminium, Hautes performances énergétiques. 7/202 Rapport final COFAHE2 Table des matières AVANT PROPOS .................................................................................................... 10 INTRODUCTION GENERALE ................................................................................... 11 1. OBJECTIFS ........................................................................................................ 12 2. ORGANISATION DU PROJET .............................................................................. 13 2.1 PARTENAIRES .............................................................................................. 13 2.2 ORGANISATION DES TACHES ....................................................................... 13 2.3 PLANNING ................................................................................................... 16 2.4 REUNIONS ................................................................................................... 17 3. SPECIFICATIONS TECHNIQUES ......................................................................... 18 3.1 CAHIER DES CHARGES ................................................................................. 18 3.2 OSSATURES ALUMINIUM-COMPOSITES........................................................ 19 3.2.1 Nature ......................................................................................................... 19 3.2.2 Geometrie - Dimensionnement ....................................................................... 19 3.2.3 Choix des resines et des fibres ........................................................................ 23 3.3 ELEMENTS DE REMPLISSAGE........................................................................ 24 3.3.1 Nature ......................................................................................................... 24 3.3.2 Geometrie .................................................................................................... 25 3.3.3 Assemblage du profile .................................................................................... 32 3.4 ASSEMBLAGE DES PROFILES ........................................................................ 38 4. REALISATION DES PROTOTYPES ....................................................................... 39 4.1 ASSEMBLAGE DES CADRES ........................................................................... 40 4.2 FABRICATION DES OSSATURES ................................................................... 41 4.3 MONTAGE DU PROTOTYPE............................................................................ 41 5. CARACTERISATION ........................................................................................... 42 5.1 CARACTERISATIONS THERMIQUES .............................................................. 42 5.1.1 Objectif de l’etude ......................................................................................... 42 5.1.2 Description succinte ...................................................................................... 42 5.1.3 Methodologie ................................................................................................ 43 5.1.4 Resultats ...................................................................................................... 46 5.2 ESSAIS FEU .................................................................................................. 48 5.3 CARACTERISATIONS MECANIQUES ET ESSAIS AEV ...................................... 49 5.3.1 Essai AEV ..................................................................................................... 49 5.3.2 Essai de choc au sac ...................................................................................... 50 5.3.3 Essai de choc au double pneu ......................................................................... 51 5.3.4 Essai mecanique sur le profile ......................................................................... 52 6. ESTIMATION DU MARCHE CIBLE ........................................................................ 53 6.1 MARCHE POTENTIEL .................................................................................... 53 6.2 PRIX D’ACCEPTATION DU MARCHE .............................................................. 54 7. COUT GLOBAL .................................................................................................... 55 7.1 INTRODUCTION ........................................................................................... 55 7.2 COUT DE LA FACADE COFAHE2 ..................................................................... 55 8/202 Rapport final COFAHE2 7.2.1 Composition d’une facade cofahe2................................................................... 55 7.2.2 Comparaison facade standard/facade cofahe2................................................... 57 7.2.3 Comparaison des couts annexes ..................................................................... 60 7.3 LES COUTS DE TRAITEMENT ET REVALORISATION DES ELEMENTS EN FIN DE VIE.......................................................................................................... 61 7.3.1 Les profiles et tole de parement en aluminium .................................................. 61 7.3.2 Le vitrage..................................................................................................... 61 7.3.3 Les profiles composites .................................................................................. 61 7.3.4 Les autres materiaux ..................................................................................... 61 7.4 CONCLUSION ............................................................................................... 62 8. EVALUATION DES IMPACTS ENERGETIQUES ...................................................... 62 8.1 OBJECTIF ..................................................................................................... 62 8.2 DESCRIPTION DES MODELISATIONS REALISEES ......................................... 63 8.3 LE BATI ........................................................................................................ 63 8.4 COMPOSITION DES PAROIS OPAQUES ET VITREES ...................................... 64 8.5 PONTS THERMIQUES DU BATIMENT ............................................................. 67 8.6 LES SYSTEMES ............................................................................................. 68 8.7 RESULTATS DES SIMULATIONS .................................................................... 69 9. EVALUATION DES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX ............................................ 72 9.1 INTRODUCTION ........................................................................................... 72 9.2 CONTEXTE REGLEMENTAIRE ........................................................................ 73 9.3 DEMARCHE D’ETUDE .................................................................................... 73 9.3.1 Methodologie ................................................................................................ 74 9.3.2 Aspects normatifs ......................................................................................... 77 9.4 OBJECTIF DE L’ETUDE .................................................................................. 77 9.5 CHAMP DE L’ETUDE ...................................................................................... 78 9.5.1 Descriptif du produit ...................................................................................... 78 9.5.2 Duree de vie typique ..................................................................................... 79 9.5.3 Unité Fonctionnelle ........................................................................................ 80 9.6 INVENTAIRE DE CYCLE DE VIE ..................................................................... 83 9.6.1 Présentation générale du cycle de vie du panneau de façade COFAHE 2 ............... 83 9.6.2 Etape de production ...................................................................................... 84 9.6.3 Etape de transport ........................................................................................ 84 9.6.4 Etape de mise en œuvre ................................................................................ 85 9.6.5 Etape de vie en œuvre ................................................................................... 85 9.6.6 Etape de fin de vie ........................................................................................ 85 9.7 RESULTAT DE L’ANALYSE DU CYCLE DE VIE ................................................. 86 9.7.1 Panneaux isolants sous vide ........................................................................... 86 9.7.2 Panneau de façade COFAHE2 .......................................................................... 87 9.8 CONCLUSION ............................................................................................... 90 10. CONCLUSION GENERALE .............................................................................. 95 ANNEXES .............................................................................................................. 97 ANNEXE PARTIE 3 : SPECIFICATIONS TECHNIQUES - GOYER ................................ 98 ANNEXE PARTIE 3 : SPECIFICATIONS TECHNIQUES - PANNEAU DE REMPLISSAGE CCV - OCV ........................................................................................................ 156 9/202 Rapport final COFAHE2 ANNEXE PARTIE 3 : SPECIFICATIONS TECHNIQUES - COLLAGE DES PROFILES COMPOSITES-ALUMINIUM - COMPOSITEC ....................................................... 159 ANNEXE PARTIE 4 : REALISATION DES PROTOTYPES .......................................... 165 ANNEXE PARTIE 5 : CARACTERISATIONS - CARACTERISATIONS THERMIQUES ... 175 ANNEXE PARTIE 5 : CARACTERISATIONS Ŕ ESSAIS DE REACTION AU FEU ........... 181 ANNEXE PARTIE 6 : ESTIMATION DU MARCHE CIBLE - MATRICE COMPAREE DES COUTS PROFILES............................................................................................. 191 ANNEXE PARTIE 9 : EVALUATION DES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX Ŕ INVENTAIRE DU CYCLE DE VIE POUR LE PANNEAU COFAHE2, SANS PANNEAUX ISOLANTS SOUS VIDE ..................................................................................... 192 BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................. 202 10/202 Rapport final COFAHE2 AVANT PROPOS COFAHE2 est la phase de démonstration d’un programme qui comprend une phase de faisabilité (COFAHE1, Convention ADEME n°0604C0057). COFAHE2 est lauréat de l’appel à projets du PREBAT (Programme de Recherche et d’Expérimentations sur l’Énergie dans le Bâtiment). Il regroupe les sociétés CSTB (coordinateur), COMPOSITEC, GOYER et OCV. Les soustraitants du CSTB et d’OCV sont respectivement NAVIER et EXEL. Ce projet fait l’objet de la Convention n° 0904C0064 entre l’ADEME et le CSTB, notifiée le 25 janvier 2010, et son avenant modificatif n°2, notifié le 8 décembre 2011. Les partenaires du projet ayant participé à la rédaction de ce rapport Final COFAHE2 et pouvant apporter des informations complémentaires sur les aspects traités sont : 1. Objectifs : G.Garnier et H.Sallée (CSTB) 2. Organisation du projet : G.Garnier et H.Sallée (CSTB) 3. Spécifications techniques : partie aluminium-C.Goiset (Goyer), partie composite-F.Duchamp (OCV), partie collage-X.Brancaz (Compositec), partie EdR-G.Tardy (OCV), G.Garnier et H.Sallée (CSTB) 4. Réalisation des prototypes : C.Goiset (Goyer) 5. Caractérisations : G.Garnier, H.Sallée, C.Grenier (CSTB) 6. Estimation du marché cible : A.S.Oudar et G.Tardy (OCV), N.Chenevotot (Goyer) 7. Coût global : X.Brancaz (Compositec) 8. Evaluation des impacts énergétiques : L.Reynier (CSTB) 9. Evaluation des impacts environnementaux : F.Grannec (CSTB) 10. Conclusion générale : G.Garnier et H Sallée (CSTB) Nom Organisme Mail Géraldine Garnier CSTB geraldine.garnier@cstb.fr Hébert Sallée CSTB hebert.sallee@cstb.fr Claire Grenier CSTB claire.grenier@cstb.fr Laurent reynier CSTB laurent.reynier@cstb.fr Francis Grannec CSTB francis.grannec@cstb.fr Cyril Goiset GOYER goiset@goyer.fr Nicolas Chenevotot GOYER chenevotot@goyer.fr Xavier Brancaz uploads/Management/ rapport-de-cloture-cofahe-2-25-juillet-2012-vf.pdf