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Jean DANCKAERT : Ingénieur-conseil en Isolation thermique et acoustique
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Lire l’articleINTRODUCTION
chapitre réactualisé par la Commission thermique industrielle du Syndicat National de l’Isolation (SNI)
Le renchérissement de l’énergie a popularisé la notion d’isolation. En conséquence, l’isolation est passée du statut de nécessaire à celui d’indispensable. Le présent article a pour but de familiariser le lecteur avec les notions de base qui lui permettront de juger des qualités des systèmes isolants qui lui seront proposés, voire de déterminer la solution à son problème particulier.
Dans l’industrie, les installations fonctionnent pratiquement en permanence, il en résulte que les températures sont stables ; c’est pourquoi les formules figurant dans cet article ne concernent que le régime établi hydraulique et thermique. Dans certains cas, la variation des températures doit être prise en compte ; il s’agit alors de régime transitoire régi par des équations plus complexes qui dépassent le cadre du présent article.
De même, il est rare que les températures dépassent 600 oC ; lorsque c’est le cas, on a recours à des isolants et à des techniques plus spécifiques.
Rappelons les buts de l’isolation thermique industrielle les plus courants :
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la conservation de l’énergie thermique, en réduisant l’échange de chaleur ou de froid entre un appareil ou une tuyauterie et l’air ambiant ;
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le contrôle des températures, en limitant la chute de température d’un fluide s’écoulant dans une canalisation ou stocké dans un réservoir ;
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l’anticondensation, cause éventuelle de corrosion, en évitant les condensations sur les parois froides ;
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la protection contre le gel, en prolongeant la durée avant solidification d’un fluide immobile dans une canalisation ;
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le confort, en évitant les brûlures au contact de parois chaudes ou en évitant dans un local un dégagement trop considérable de chaleur dû au rayonnement de parois chaudes.
La bibliographie en fin d’article fournit au lecteur les références des sources nécessaires à la résolution de ces problèmes.
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3. Choix de l’isolant
Choisir un isolant implique de considérer l’ensemble des contraintes auxquelles il sera soumis, afin d’assurer son efficacité dans le temps. Ainsi doit-on prendre en compte les efforts mécaniques que l’isolant devra supporter, les éventuelles agressions chimiques ou climatiques ou son comportement en cas d’incendie.
Le premier critère étant évidemment la température du support, on distingue les isolations froid pour lesquelles cette température est inférieure à la température ambiante et les isolations chaud pour lesquelles elle est supérieure à la température ambiante.
3.1 Isolation froid
Les isolants les plus fréquemment employés sont les isolants à structure cellulaire ; existent également les isolants à structures fibreuse ou poudreuse et les superisolants.
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Isolants à structure cellulaire (tableau 4)
Ils sont d’origine :
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végétale comme le liège ;
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minérale comme le verre cellulaire ;
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synthétique comme les mousses de polystyrène, de polychlorure de vinyle, de polyuréthane, de polyisocyanurate et phénoliques.
Les cellules peuvent être ouvertes ou fermées, avec des parois étanches ou non au passage de gaz ou de vapeurs spécifiques. De cette perméabilité des parois découle le gaz de remplissage qui peut être de l’air (polystyrène, mousse phénolique) ou des gaz lourds (CO2 avec des traces d’H2S pour le verre cellulaire, fréon ou CO2 pour le polyuréthane). L’emploi de gaz lourds améliore le coefficient de conductivité de l’isolant, pour autant que le gaz ne diffuse pas au travers des parois cellulaires et qu’il ne se condense pas à la température de service.
Le tableau 4 ne se veut pas exhaustif ; en effet, rien n’interdit théoriquement d’employer des isolants fibreux, mais les précautions nécessaires pour éviter toute migration d’humidité rendent leur emploi bien rare. De même, les isolants cellulaires souples, très employés sur les circuits d’eau glacée, le sont rarement dans l’industrie et c’est pourquoi ils ne figurent pas dans ce tableau.
La notion de température limite d’emploi en froid est plutôt consacrée par l’usage. Théoriquement,...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Mac ADAM (W. H.) - Transmission de la chaleur. - Traduit par Boudrot. Dunod (1954).
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(2) - CAMMERER (J. S.) - Der Wärme- und Kälteschutz in der Industrie - (La protection contre la chaleur et le froid dans l’industrie). 4e éd., Springer Verlag (1962).
-
(3) - NISOLLE (L.) - Déperdition d’un tuyau enterré. - Chaleur et Industrie, mai 1932.
-
(4) - EBERLE - Versuche über den Wärme und Spannungsverlust bei Fortleitung gesättigten und überhitzten Wasserdampfes. - 78 VDI (D) (1908).
-
(5) - WADIN (A.) - Le choix rationnel du calorifuge le plus économique. - Dunod (1947).
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(6) - BALLOT (G.), DUMINIL (M.) - Isolation frigorifique : guide théorique et pratique. - Pyc Éditions (1981).
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