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RÉSUMÉ
Le secteur de l’isolation thermique a considérablement progressé ces dernières années depuis la mise en place des politiques d’économie d’énergie. La recherche en la matière tente ainsi de progresser avec une meilleure connaissance des matériaux et des phénomènes physiques en jeu. Cet article fait le point sur la caractérisation morphologique des isolants utilisés à température ambiante, en passant en revue leurs propriétés : porosité, surface volumique, perméabilité, facteur d’anisotropie.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Catherine LANGLAIS : Ingénieur civil des mines - Directrice générale, Saint-Gobain Recherche - Ancien Chef de Service à ISOVER Saint-Gobain - Centre de recherches industrielles de Rantigny
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Sorïn KLARSFELD : Docteur de l’Université de Paris - Ancien chef de laboratoire à Saint-Gobain Recherche
INTRODUCTION
Depuis les années 1970, tous les pays industrialisés poursuivent une politique d’économie d’énergie, ce qui a provoqué un développement considérable du secteur de l’isolation thermique. Ce développement s’est manifesté avec vigueur dans le domaine de la normalisation internationale (ISO, CEN) et nationale (AFNOR), ce qui a favorisé l’élaboration de nombreuses réglementations, de plus en plus rigoureuses, et la mise en place de la certification ACERMI en France.
Le domaine de la recherche fondamentale et industrielle a subi aussi, et en parallèle, une croissance importante pour une meilleure compréhension des phénomènes physiques de base, une amélioration des isolants existants, une recherche de nouveaux isolants et de nouvelles applications. Enfin, les moyens métrologiques pour une caractérisation plus précise et plus large des matériaux isolants (propriétés thermophysiques et mécaniques, résistances au feu et au vieillissement, etc.) ont été améliorés afin de leur assurer une garantie qualité.
À une isolation thermique, on peut associer un matériau, un produit ou un système isolant. Cet article sera consacré en priorité aux matériaux isolants, à leur fonctionnement et à leur caractérisation thermophysique.
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- Version courante de avr. 2018 par Renaud FEIDT
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"Thermique pour l’industrie"
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2. Caractérisation morphologique des isolants
2.1 Description du problème
Le rôle d’un isolant thermique, matériau, produit ou système, s’exprime par l’inégalité :
( 2 )
(T1 et T2 sont, respectivement, les températures face chaude et face froide ).
L’inégalité [2] indique que, pour une température moyenne
, il faut limiter la densité des flux thermiques
à travers l’isolation à une valeur maximale admissible,
, imposée par le cahier des charges ou la réglementation. Pour obtenir des densités de flux thermiques très faibles pour des différences de températures élevées, il faut que la résistance thermique de l’isolant, R, soit aussi élevée que possible. Pour une couche plane à laquelle le concept de conductivité thermique s’applique, on peut écrire :
ce qui indique que la faible déperdition calorifique serait assurée à épaisseur donnée par des matériaux de faible conductivité thermique. Si l’on examine les matériaux homogènes disponibles, depuis les matières solides (métaux et diélectriques) jusqu’aux gaz en passant par les liquides, on constate, dans le tableau 1, que les conductivités thermiques extrêmes se trouvent dans un rapport de l’ordre de 104:1.
On remarque la situation privilégiée des gaz, en particulier celle de l’air qui, à la...
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