Le panneau sandwich est un produit de construction à trois couches, généralement composé de deux feuilles d’acier galvanisé peint et d’un isolant entre elles.
La technologie de fabrication des panneaux sandwich a été développée par les architectes américains Frank Lloyd Wright et Alden B. Dow, qui l’ont appliquée pour la première fois dans leurs projets dans les années 1930-50. Dès 1959, l’entreprise américaine Koppers Inc. a commencé la production en série de panneaux sandwich. Les plus anciens fabricants de panneaux sandwich en Europe sont l’entreprise finlandaise Rannila, aujourd’hui sous la marque Ruukki, l’irlandaise Kingspan et l’italienne Cannon.
Les panneaux sandwich offrent de bonnes propriétés esthétiques, d’excellentes caractéristiques d’efficacité énergétique et sont rapidement installés. C’est pourquoi ils sont largement utilisés dans la construction de bâtiments commerciaux et de bureaux, de bâtiments à ossature préfabriquée, y compris des complexes d’entrepôts, des installations industrielles et des structures agricoles.
Panneau sandwich mural
Panneau sandwich de toiture
En fonction de leur utilisation, les panneaux sandwich se divisent en panneaux muraux et panneaux de toiture. Lors du choix des panneaux muraux, les paramètres clés sont les caractéristiques thermiques, de résistance et de résistance au feu, tandis que pour les panneaux de toiture, en plus de ces éléments, la capacité portante et la durabilité sont également essentielles.
Les panneaux de toiture sandwich doivent garantir une étanchéité complète et la résistance nécessaire au toit. Il est donc recommandé d’utiliser des panneaux avec un profil particulier pour le revêtement extérieur sous forme de crêtes.
Les propriétés d’efficacité énergétique des panneaux sandwich sont déterminées par le type de matériau isolant, l’étanchéité des joints et la présence de joints d’étanchéité.
Joint EPDM
Le joint peut être en butyle, installé au moment de l’assemblage des panneaux, ou en EPDM (caoutchouc éthylène-propylène), qui est inséré dans le joint des panneaux lors de leur fabrication et garantit une meilleure étanchéité et efficacité énergétique dans la partie du joint du panneau sandwich.
Le paramètre le plus important pour l’efficacité énergétique des panneaux sandwich est la résistance thermique (R0), qui prend en compte les pertes thermiques dans la partie du joint de la structure. La résistance thermique minimale (à 25°C) pour les panneaux sandwich de haute qualité des principaux fabricants européens est présentée dans le tableau suivant:
Épaisseur du panneau (mm) | Résistance thermique R0 (m2*K/W) | |
| La laine minérale | Le polyuréthane expansé | |
| 40 | – | 2,0 |
| 60 | – | 2,9 |
| 80 | 2,1 | 3,8 |
| 100 | 2,6 | 4,7 |
| 110 | 2,8 | 5,2 |
| 120 | 3,1 | 5,7 |
| 140 | 3,6 | 6,6 |
| 150 | 3,8 | 7,0 |
| 160 | 4,1 | 7,5 |
| 170 | 4,3 | 7,9 |
| 180 | 4,6 | 8,4 |
| 200 | 5,1 | 9,3 |
| 210 | 5,3 | – |
| 230 | 5,8 | – |
Les panneaux dont la résistance thermique est inférieure aux valeurs spécifiées ne sont pas recommandés pour la construction de bâtiments à haute efficacité énergétique.
L’utilisation de matériaux isolants modernes, tels que la laine minérale et le PIR, permet de construire des bâtiments avec un niveau de consommation énergétique presque nul. Pour la construction de maisons passives et d’entrepôts avec un environnement gazeux contrôlé, il est nécessaire d’utiliser des solutions techniques garantissant l’étanchéité de toutes les jonctions, ainsi que des panneaux sandwich à haute efficacité énergétique, ce qui permet pratiquement d’éliminer les pertes d’énergie. La structure d’un bâtiment en panneaux sandwich peut être considérée comme énergétiquement efficace si sa perméabilité à l’air est inférieure à 1,5 m3/m2h. Les meilleurs modèles de panneaux peuvent atteindre des niveaux de perméabilité à l’air compris entre 0,6 et 0,9 m3/m2h.
Les solutions les plus innovantes en matière d’efficacité énergétique sont les panneaux sandwich intégrant des modules photovoltaïques (panneaux solaires).
Les panneaux sandwichs sont remplis d’isolant, qui est responsable de caractéristiques telles que la résistance, l’isolation thermique et acoustique et la protection contre le feu.
Remplissage en polystyrène expansé
Lors de la fabrication des panneaux sandwich, différents types de remplissages sont utilisés; les plus courants étant la laine minérale, le polyuréthane (PU) et ses variantes: le polyisocyanurate (PIR, IPN), le polyuréthane rigide (PUR), ainsi que le polystyrène expansé (mousse de polystyrène).
Les panneaux avec remplissage en polystyrène expansé ont les pires caractéristiques de performance, et sont donc généralement utilisés pour la construction de structures temporaires avec une durée de vie ne dépassant pas 10 ans, pour lesquelles les exigences en matière de sécurité incendie ne sont pas élevées, car le polystyrène est inflammable. De plus, la mousse de polystyrène présente une faible absorption acoustique, est sujette au développement de moisissures et peut être endommagée par les rongeurs. Le seul avantage des panneaux sandwich avec remplissage en polystyrène est leur faible coût.
Remplissage en laine minérale
La laine minérale est le matériau le plus répandu et est toujours utilisée dans les panneaux sandwich présentant des exigences élevées en matière de résistance au feu (jusqu’à EI360), par exemple, dans les cloisons coupe-feu. Le coefficient de conductivité thermique de la laine minérale varie entre λ = 0,038 et 0,044 W/mK. En fonction des caractéristiques requises, les panneaux sandwich peuvent utiliser de la laine minérale de différentes densités: faible (moins de 90 kg/m3) pour les cloisons intérieures, moyenne (95-115 kg/m3) pour les murs extérieurs et les panneaux de toiture, ou élevée (à partir de 120 kg/m3) pour les cloisons coupe-feu et les panneaux muraux à haute capacité portante. Les caractéristiques de la laine minérale expliquent l’utilisation étendue des panneaux sandwich avec ce remplissage dans la construction de dépôts de matériaux inflammables, de sites industriels à haut risque d’incendie, ainsi que dans des bâtiments nécessitant des performances acoustiques améliorées.
Remplissage PIR
Les panneaux sandwich avec remplissage en polyuréthane sont faciles à installer grâce à leur faible poids (dans la plupart des cas, la densité du polyuréthane dans les panneaux varie de 32 à 40 kg/m3) et présentent des caractéristiques énergétiques supérieures à celles de la laine minérale (λ = 0,020-0,021 W/mK). Le polyuréthane n’absorbe pas l’humidité, ce qui lui permet d’être utilisé efficacement dans des panneaux pour des environnements humides, tels que des lavabos, des piscines, des ateliers avec une humidité élevée (ateliers de maltage pour certaines industries, fermes de champignons, etc.), ainsi que pour des bâtiments situés près de plans d’eau.
Les panneaux sandwich avec remplissage en polyuréthane sont utilisés dans des objets ayant des exigences faibles en matière de sécurité incendie, ainsi que dans les entrepôts frigorifiques (réfrigérateurs et congélateurs, y compris ceux avec un environnement gazeux contrôlé). Cependant, pour éviter les ponts thermiques et réduire les pertes de chaleur dans de tels espaces, il est nécessaire d’utiliser des inserts en polypropylène au niveau des points de fixation des panneaux.
Il est important de noter que le polyuréthane appartient aux matériaux combustibles (groupe de combustibilité G1) et est susceptible de propager les flammes (groupes M1-M2), tandis que la résistance au feu des panneaux sandwich avec remplissage en polyuréthane est de EI15.
Remplissage IPN
Le polyisocyanurate (PIR) est une nouvelle génération de matériaux de remplissage en polyuréthane (λ = 0,020-0,021 W/mK) offrant des paramètres de résistance au feu améliorés, jusqu’à EI45. Le remplissage en polyisocyanurate de type E-PIR a une résistance au feu (de EI15 à EI30), tandis que le remplissage X-PIR offre une résistance au feu jusqu’à EI45.
IPN est la marque commerciale d’un polyuréthane modifié (λ = 0,020-0,022 W/mK) utilisé dans les panneaux sandwich de Kingspan. Ce remplissage IPN présente des caractéristiques similaires à celles du type X-PIR, tandis que l’IPN-L est proche du type E-PIR. Un inconvénient de l’IPN est l’absence de ce type de remplissage parmi ceux recommandés par la norme européenne DSTU EN 14509, ce qui complique la confirmation des caractéristiques qualitatives des produits avec ce remplissage et ne garantit pas sa durabilité.
La gamme de panneaux sandwich disponibles sur le marché ukrainien offre des possibilités presque illimitées pour la création d’architectures uniques d’objets. La diversité des solutions de couleurs, les variations de direction de montage, les différents types de profilage et de décoration permettent à l’architecte d’utiliser les panneaux sandwich non seulement comme éléments de construction, mais aussi comme éléments de design du bâtiment. Afin d’améliorer l’expression architecturale du bâtiment, il est possible d’installer pratiquement tout type de revêtement de bardage ventilé sur le revêtement extérieur des panneaux sandwich.
Les couleurs des panneaux sandwich avec un revêtement en acier à finition polymère peuvent être standard (celles qui sont toujours disponibles en stock chez les fabricants) ou fournies sur commande. La gamme des nuances possibles des panneaux est déterminée selon les standards de couleurs internationaux RAL, RR ou NCS.
En raison de la complexité des processus technologiques, les fabricants d’acier avec revêtement organique dans les couleurs métalliques RAL 9006 et RAL 9007 ne garantissent pas la compatibilité des tons de couleur pour les livraisons futures. Par conséquent, pour assurer l’uniformité des couleurs des revêtements des panneaux sandwich, il est recommandé de commander la production de matières premières d’une seule couleur pour toute la série de produits prévue.
Lors du choix de la couleur des panneaux sandwich, il est important de prendre en compte la capacité du métal de différentes nuances à se chauffer et à se dilater, car cela influence en grande partie la durabilité et les caractéristiques esthétiques du panneau. Plus la couleur est foncée, plus le revêtement extérieur chauffe fortement. Par conséquent, les couleurs sombres ne sont pas recommandées pour les toitures, où le panneau sera plus chauffé par l’impact du soleil et pourrait devenir ondulé avec le temps, et le revêtement pourrait se détacher du noyau. Il est également déconseillé d’installer des panneaux sandwich de teintes foncées sur la façade sud du bâtiment, car cela pourrait entraîner une déformation du produit et l’apparition d’ondulations, en particulier pour des panneaux de plus de 6 m de longueur.
La norme DSTU EN 14509, qui décrit les exigences relatives aux panneaux sandwich, divise les couleurs des revêtements en 3 groupes: très claires, claires et foncées. La température de la couche extérieure est déterminée en fonction du groupe auquel appartient la couleur et est de +55°C pour les couleurs très claires, +65°C pour les couleurs claires et +80°C pour les couleurs foncées.
Groupes de couleurs selon l’impact des charges thermiques sur les structures en panneaux sandwich:
| Groupe de couleur I – couleurs très claires RAL | RAL: 1015, 1016, 1018, 6019, 7035, 9001, 9002, 9010 |
| Groupe de couleur II – couleurs claires RAL | RAL: 1002, 1003, 1004, 1014, 1017, 1019, 1021, 1023, 1035, 2000, 2003, 2004, 2008, 2009, 5012, 5018, 5024, 6018, 6021, 6033, 7000, 7037, 7040, 9006, 9022, RR: 20, 21, 24, 30, 40 |
| Groupe de couleur III – couleurs foncées RAL | RAL: 3000, 3002, 3003, 3005, 3011, 3013, 5002, 5005, 5009, 5010, 5011, 5022, 6000, 6003, 6005, 6011, 6020, 6029, 7015, 7016, 7022, 7024, 8016, 8017, 8023, 9005, 9007, RR: 22, 23, 29, 34, 35, 36, 41, 288 |
Revêtement extérieur des panneaux sandwich de couleurs foncées (Groupe de couleur III), en raison de la charge thermique accrue par rapport aux couleurs claires, les revêtements extérieurs des panneaux sandwich de couleurs foncées peuvent se déformer. Par conséquent, lors de la conception de bâtiments en panneaux sandwich, il est nécessaire de prendre en compte les spécificités des panneaux foncés et de prévenir les dommages à l’aide de solutions basées sur les conditions suivantes:
Il existe plusieurs types de profilage des revêtements des panneaux sandwich: microprofilé, linéaire, nervuré, lisse, embossé et sinusoidal. En raison des spécificités technologiques de fabrication, la surface lisse et le profilage sinusoidal ne sont possibles que pour les produits avec un noyau en polyuréthane. Pour les pièces où il est nécessaire d’éviter l’accumulation de poussière ou celles qui sont fréquemment nettoyées, il est recommandé d’utiliser des panneaux avec une surface lisse ou un microprofilé.
Les panneaux sandwich avec revêtement lisse doivent être installés uniquement sous forme de constructions à portée unique après des calculs statiques à l’aide du logiciel TrayPan. L’application de panneaux sandwich avec des revêtements lisses dans d’autres constructions peut entraîner des ondulations de la surface visible. Cela peut entraîner un effet à peine perceptible, visible uniquement dans certaines conditions, par exemple, lors d’une très forte insolation sur le mur ou la structure du toit.
L’apparition d’ondulations sur le revêtement lisse n’affecte pas la capacité portante des panneaux sandwich, mais peut nuire à l’esthétique de la façade.
L’installation des panneaux sandwich peut être réalisée dans une direction horizontale, verticale ou inclinée. Les panneaux sandwich peuvent également être utilisés pour la construction de murs courbes si le rayon de courbure est de 30 m ou plus. Pour une perception uniforme des déformations des panneaux par la charpente du bâtiment, il est recommandé de les installer selon un schéma à portée unique. Plusieurs grands fabricants de panneaux sandwich proposent des options supplémentaires de décoration, telles que l’application d’images colorées sur la surface du produit ou l’installation de bardages ventilés avec un revêtement décoratif sur les panneaux.
Fixation visible
Fixation cachée
Outre le revêtement extérieur du panneau, la fixation, qui peut être visible ou cachée, ainsi que les éléments décoratifs, les panneaux sandwich spéciaux pour les coins, etc., influent également sur la perception visuelle du bâtiment. Ces détails, apparemment insignifiants, sont déterminants dans l’architecture des façades de nombreux bâtiments. Par conséquent, lorsqu’il est nécessaire de créer un design expressif pour un bâtiment, il est recommandé de faire appel à des spécialistes expérimentés pour le développement du projet.
Le choix optimal du matériau pour le revêtement extérieur des panneaux sandwich est l’acier galvanisé avec un revêtement polymère, ce qui assure une longue durée de vie tout en conservant ses caractéristiques d’exploitation.
Une solution unique proposée par Ruukki est le panneau sandwich avec un revêtement extérieur en acier résistant aux intempéries Cor-Ten, dont l’utilisation permet de créer des solutions de bardage énergétiquement efficaces et visuellement dynamiques, changeant de couleur avec le temps. De plus, ces panneaux sandwich sont capables de restaurer automatiquement les petites rayures sur le revêtement grâce à la formation d’une nouvelle patine.
Avant d’acheter des panneaux sandwich, il convient de prêter attention aux caractéristiques des revêtements en acier. Conformément à la norme DSTU EN 10346, les aciers de construction S280, S320, S350, ayant une limite d’élasticité garantie de 280-350 MPa, peuvent être utilisés pour la fabrication des panneaux. Cependant, certains fabricants, pour réduire les coûts, utilisent de l’acier de qualité DX51, qui n’est pas un acier de construction et ne doit donc pas être utilisé dans des panneaux sandwich porteurs.
La même norme stipule la nécessité d’utiliser de l’acier galvanisé avec un contenu en zinc d’au moins 190 g/m2. De plus, l’épaisseur du revêtement en zinc sur le côté extérieur de la feuille doit être d’au moins 13 microns, et l’épaisseur de la couche de polyester doit être d’au moins 25 microns.
Conformément à la norme DSTU EN 14509, l’épaisseur du revêtement extérieur des panneaux sandwich peut varier de 0,4 à 0,7 mm. Plus la feuille d’acier est épaisse, plus la surface de la façade aura un aspect uniforme et moins les reflets seront visibles lors de journées ensoleillées. L’épaisseur du revêtement intérieur est généralement comprise entre 0,4 et 0,6 mm et influence la durabilité et la capacité portante des panneaux sandwich.
En fonction de l’application et des conditions d’exploitation des panneaux, plusieurs types de revêtements polymères sont utilisés. Les plus courants sont les suivants:
Dans des cas particuliers, par exemple lorsque l’intérieur du bâtiment présente un environnement très agressif à cause de produits de nettoyage et abrasifs, ou dans l’industrie pharmaceutique et alimentaire, il est recommandé d’utiliser des revêtements en acier inoxydable pour les panneaux sandwich. Cette solution est la plus coûteuse, mais dans certains cas, elle est la seule possible.
La capacité portante des panneaux sandwich est une caractéristique importante, car les produits sont soumis à l’impact de la neige, du vent, de l’activité sismique, etc., au cours de leur exploitation. Lors de la conception des structures de clôture utilisant des panneaux sandwich, il est nécessaire de prendre en compte les exigences du DBN V.1.2-2 «Charges et impacts». Par exemple, pour la construction d’un même bâtiment dans différentes régions, les valeurs de charge de vent et de neige peuvent varier de plusieurs fois. Il est également nécessaire de tenir compte des caractéristiques structurelles du bâtiment, des charges de service et des conditions d’exploitation. Par exemple, il est important de noter qu’en plus de la charge de neige, le toit doit également supporter le poids d’une personne avec un outil de nettoyage.
Dans les cas d’application de panneaux sandwich muraux pour des bâtiments de grande hauteur, une attention particulière doit être portée au choix du type de fixation et au nombre de points de fixation.
Dans les objets où une situation explosive peut se produire, des trappes d’explosion doivent être installées. Dans ces structures, des panneaux sandwich avec des types de fixation spéciaux sont utilisés, permettant en cas d’augmentation de la pression interne dans le bâtiment de dépressuriser certaines zones de la façade. Cela permet d’éviter les blessures des personnes à l’intérieur et autour de l’objet, ainsi que d’éviter les dommages aux structures du bâtiment.
Le choix des caractéristiques nécessaires des panneaux sandwich se fait à l’aide de tableaux de capacité portante ou de logiciels de calcul. Il est donc recommandé de vérifier leur disponibilité auprès du fournisseur avant l’achat.
L’épaisseur des panneaux sandwich est choisie en fonction du calcul thermique et peut varier de 40 à 300 mm, tandis que leur largeur est de 1,0 à 1,2 m. La longueur des panneaux peut aller de 2 à 13,5 m, limitée par la taille des moyens de transport. Pour faciliter l’installation, les panneaux sandwich ayant une longueur de 6 à 8 m sont les plus couramment utilisés.
Les panneaux sandwich peuvent être fournis avec un verrouillage plat ou en zigzag. Le verrouillage plat peut entraîner la formation de condensation et un gel pénétrant. En revanche, le verrouillage en zigzag de type «tenon-mortaise» est plus étanche et plus efficace sur le plan énergétique.
Il est important de noter que les caractéristiques géométriques précises des panneaux sandwich influencent considérablement l’étanchéité des joints, ainsi que la durée et la qualité de l’installation. Bien que le marché ukrainien offre une large gamme de marques de panneaux, seuls certains fabricants peuvent garantir que, lors de l’installation, les écarts de dimensions géométriques resteront dans les tolérances spécifiées par la norme DSTU EN 14509. Cela est dû au fait que pour fabriquer des produits avec des paramètres géométriques précis, il est nécessaire d’utiliser un équipement automatisé de haute qualité, disponible uniquement chez les principaux fabricants européens.
Avant d’acheter des panneaux sandwich, il est nécessaire de s’assurer que le fournisseur dispose d’une déclaration des performances des produits de construction, un document obligatoire conformément au Règlement (UE) № 305, en vigueur en Ukraine depuis le 1er janvier 2023. La vente de panneaux sandwich sans déclaration des performances, mais uniquement avec des documents d’accompagnement de l’ancien format (certificat de conformité, spécifications techniques, etc.) est autorisée par la législation ukrainienne uniquement jusqu’à la fin de l’année 2025.
La norme principale à laquelle doivent répondre les panneaux sandwich vendus en Ukraine est la DSTU EN 14509, qui définit les caractéristiques essentielles du produit et renvoie à des normes complémentaires selon lesquelles le fournisseur doit effectuer des essais des paramètres déclarés.
Bien que la déclaration de conformité soit le seul document obligatoire pour la vente de panneaux sandwich en Ukraine, le fournisseur peut également fournir d’autres documents et services permettant au consommateur d’obtenir des informations détaillées sur la qualité du produit, de simplifier les calculs et la conception, ainsi que de réduire le coût de l’assurance du projet:
Conformément à la norme DSTU V.2.7-169, la durée de garantie doit être d’au moins 5 ans. Il convient de noter que les principaux fabricants offrent une garantie de 5 ans sur l’intégrité du produit, de 25 ans sur l’efficacité du remplissage et jusqu’à 30 ans sur les propriétés esthétiques du revêtement.
Lors de l’utilisation de panneaux sandwich dans des zones à activité sismique élevée, le fournisseur doit fournir un rapport de résistance sismique supplémentaire.
Pour garantir la qualité des panneaux fournis, il est recommandé de demander des certificats et des protocoles séparés pour les matériaux utilisés dans la production de chaque lot de panneaux: acier et remplissage.
Avant d’acheter des panneaux sandwich, il est important de se rappeler que même le meilleur produit, utilisé avec des accessoires de mauvaise qualité ou mal installé, aura probablement une durée de vie inférieure à celle indiquée par le fabricant. Le choix des fixations, des joints d’étanchéité et des éléments décoratifs, tout comme le choix des panneaux sandwich, doit être basé sur les caractéristiques de qualité des produits, les particularités du type de panneaux spécifique et les recommandations du fabricant.
Le montage des panneaux sandwich est une étape complexe et responsable, qui affecte les coûts opérationnels futurs et la durée de vie de l’immeuble. Il est donc recommandé de confier le montage à des entreprises spécialisées, expérimentées, qui peuvent garantir cela par une garantie appropriée.
Lors du stockage de panneaux sandwich en laine minérale à l’extérieur, le matériau isolant peut absorber l’humidité, ce qui dégrade considérablement les performances thermiques des produits. Pour éviter l’humidité des parties de verrouillage des panneaux sandwich, le fabricant finlandais Ruukki propose la technologie Rain Protect, qui protège l’isolant de la pluie lors du stockage et conserve la qualité des panneaux.
Les panneaux sandwich économiques, avec les exigences les plus faibles en termes de qualité et de durabilité, sont largement représentés en Ukraine par une large gamme de marques, parmi lesquelles on peut citer AlyuTerm, Arsenal, Asten, Pantec, Promstan, Gor-Stal, Izovol, Paneltech.
Le segment de prix moyen est dominé par des produits des sociétés Adamietz, Arcelor, Balex, BP2, Brucha, Inteco, Isopan, Izopanel, Joris, Lindab, Metecno, Pruszynski, Romakowski, Tata, Termo-bud, TPK, Trimo, USP.
Les panneaux sandwich de la plus haute qualité en Ukraine, conformes à la norme européenne DSTU EN 14509, sont proposés uniquement par deux marques – Kingspan et Ruukki.
Il est important de se rappeler que le prix des panneaux sandwich ne se limite pas à l’investissement initial dans le produit et l’installation. En achetant des produits de meilleure qualité, le propriétaire du bâtiment obtient non seulement une excellente apparence et sécurité du bâtiment, mais aussi la possibilité de compenser l’investissement par une réduction des coûts de chauffage et de climatisation, ainsi qu’en évitant des problèmes d’entretien du toit et des bardages tout au long de la durée de vie de l’immeuble.
En Ukraine, il existe de nombreuses entreprises où il est possible d’acheter des panneaux sandwich directement auprès du fabricant. Le fournisseur le plus expérimenté de panneaux sandwich est la société Rauta, qui fournit des produits de l’usine européenne de panneaux sandwich Ruukki.
Parmi plus de 20 fabricants de panneaux sandwich présents sur le marché ukrainien, Rauta se distingue par la disponibilité de déclarations de conformité enregistrées, par un ensemble complet de documentation technique, ainsi que par un accompagnement global du projet – depuis l’élaboration du concept de bardage jusqu’au montage des panneaux sandwich.
