Isolation thermique industrielle : Détermination de l’épaisseur de l’isolation

1.1 - Flux de chaleur
1.2 - Coefficient de conductivité
1.3 - Coefficients d’échange superficiel
1.4 - Température de surface
1.5 - Chute de température dans une conduite isolée
1.6 - Durée de refroidissement d’un fluide stocké dans un réservoir
1.7 - Transmission de chaleur entre le sol et le fond d’un réservoir

Tableau 1 Tableau 2
1.8 - Transmission de chaleur entre le sol et des conduites enterrées

Tableau 3
1.9 - Déperditions de chaleur par la robinetterie non isolée

2 - Détermination de l’épaisseur de l’isolation

2.1 - Épaisseurs en l’absence d’exigence particulière

Figure 4 - Diagramme de Mollier
2.2 - Épaisseurs conditionnées par une exigence technique
2.3 - Épaisseurs nécessaires à la protection contre le gel
2.4 - Épaisseurs dites économiques

3 - Choix de l’isolant

3.1 - Isolation froid

Tableau 4 Tableau 5
3.2 - Isolation chaud

4 - Mise en œuvre des isolants

4.1 - Isolants fibreux
4.2 - Isolants solides
4.3 - Isolation des tuyauteries réchauffées
4.4 - Cas du polyuréthane
4.5 - Écran d’étanchéité à la vapeur d’eau dans le cas d’une isolation froid

5 - Choix de la protection de l’isolation

6 - Influence et calcul des ponts thermiques

7 - Conclusion. Garanties

8 - Exemples numériques

Bibliographie & annexes

Présentation

Auteur(s)

Jean DANCKAERT : Ingénieur-conseil en Isolation thermique et acoustique

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INTRODUCTION

Nota :

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 :

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 ;
le contrôle des températures, en limitant la chute de température d’un fluide s’écoulant dans une canalisation ou stocké dans un réservoir ;
l’anticondensation, cause éventuelle de corrosion, en évitant les condensations sur les parois froides ;
la protection contre le gel, en prolongeant la durée avant solidification d’un fluide immobile dans une canalisation ;
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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-b2347

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Choix de l’isolant

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2. Détermination de l’épaisseur de l’isolation

2.1 Épaisseurs en l’absence d’exigence particulière

En l’absence d’exigences particulières, il faut se souvenir que la loi limite à 55 ^oC la température des surfaces accessibles. En conséquence, il convient de vérifier que l’épaisseur retenue permet de limiter la température de surface à cette valeur.

L’épaisseur est obtenue à l’aide des relations suivantes :
- pour les surfaces planes,
- pour les surfaces cylindriques,
dans ce dernier cas, la valeur de e est déterminée à l’aide de l’abaque de la figure 3.

Par ailleurs, dans le cas où la température du fluide est inférieure à la température ambiante, il est fortement recommandé de déterminer l’épaisseur de telle sorte qu’il n’y ait aucun risque de condensation. En conséquence, la température de surface doit être supérieure à la température de rosée de l’ambiance considérée. Le diagramme de Mollier (figure 4) permet de déterminer, compte tenu de l’ambiance et de son degré hygrométrique, la température minimale évitant les condensations.
En ce cas, les équations ci‐dessus restent applicables.

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2.2 Épaisseurs conditionnées par une exigence technique

Il peut s’agir soit de limiter les déperditions totales afin de satisfaire à un bilan thermique serré, soit de limiter la chute ou l’augmentation de température dans une conduite, soit d’éviter un abaissement ou une élévation trop forts de la température d’un fluide stocké dans un réservoir, et cela pendant une durée...