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RÉSUMÉ
Les fabricants des matériaux isolants tentent ces dernières années de répondre à la forte attente suscitée par la recherche d’économie d’énergie, en présentant sur le marché des produits aux performances de plus en plus élevées. Les matériaux isolants récents sont des matériaux poreux légers, d’où l’intérêt des études autour des transferts de chaleur et de masse par convection et par rayonnement en milieu poreux. Cet article analyse en détail les mécanismes des transferts de chaleur avant de traiter l’influence de l’humidité et le vieillissement thermique sur les performances des isolants.
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Renaud FEIDT : Président de la société INVIVO Consulting sas (Expertises et optimisations industrielles) - Ingénieur énergéticien diplômé de l’École polytechnique de Nantes
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.
À une isolation thermique, on peut associer un matériau, un produit ou un système isolant. Cet article est consacré en priorité aux matériaux isolants, à leur fonctionnement et à leur caractérisation thermo-physique.
Les matériaux isolants modernes sont, dans leur grande majorité, des matériaux poreux légers, au sein desquels le transfert de chaleur se fait à la fois par conduction et rayonnement, notamment du fait de leur caractère semi-transparent.
Trois facteurs qui ont joué un rôle important dans la réalisation de ces progrès peuvent être mentionnés :
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l’évolution rapide et l’amélioration des technologies de fabrication des isolants avec une augmentation des productivités et une réduction des coûts ;
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l’approfondissement des connaissances sur les bases physiques du fonctionnement des isolants ;
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la mise en place d’un système de contrôle de qualité pour garantir les propriétés des produits manufacturés, d’une part, par l’élaboration de normes pour définir et quantifier les propriétés des isolants (spécifications) et fixer les méthodes de mesure (mise au point d’appareils et matériaux de référence, en particulier pour les mesures de conductivité thermique) et, d’autre part, par l’organisation d’un ensemble de procédures de contrôle de fabrication et de certification de produits, comme le programme ACERMI en France, pour assurer des produits de hautes performances techniques.
Cet article fait le point sur les matériaux isolants utilisés à température ambiante, en passant en revue leurs classifications et leurs propriétés.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2004 par Catherine LANGLAIS, Sorïn KLARSFELD
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"Thermique pour l’industrie"
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1. Définition et schématisation d’un système isolant
Les termes ci-après mentionnés ont été repris d’après les normes ISO, CEN, NF citées en [Doc BE 9 859].
Système d’isolation thermique : association de deux ou plusieurs composants dont l’un au moins est un produit ou un matériau isolant. La performance du système est la performance de l’ensemble.
Isolant thermique : matériau, produit ou système qui réduit par sa présence le transfert de chaleur à travers la paroi sur, ou dans, laquelle il est placé. Il est caractérisé par sa résistance thermique surfacique (exprimée en m2 · K · W –1)
des limites quantitatives ne peuvent être établies qu’à condition de définir les applications. Par convention, on considère qu’un matériau, produit ou système destiné au secteur du bâtiment, peut être défini comme isolant thermique si le rapport de son épaisseur à sa résistance thermique surfacique est au plus égal à 0,065 W · m–1 · K–1 et si sa résistance thermique surfacique est au moins égale à 0,5 m2 · K · W–1 (ces valeurs sont considérées à la température de 10 °C et sur des matériaux en état sec).
Le calorifugeage est l’isolation thermique (quelquefois acoustique) des équipements stockant ou transportant des fluides thermiques chauds ou froids.
Comme fluides, on trouve souvent :
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des gaz, comme l’air chaud ou froid, de la vapeur d’eau saturée ou surchauffée ;
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des liquides, comme l’eau chaude ou l’eau froide ;
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des gaz liquéfiés ;
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des produits visqueux (bitume…) ;
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d’autres produits chimiques.
Les équipements isolés sont des tuyauteries, des gaines, des réservoirs, des citernes fixes ou mobiles, des chaudières, des centrales de froid, des réacteurs chimiques et bien d’autres appareils ou installations.
On trouve les calorifuges dans quasiment toutes les installations industrielles et tertiaires, principalement dans les industries chimiques, la production d’énergie, de chauffage urbain, de ciment, de papier, etc., mais aussi dans les hôpitaux,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FEIDT (M.) - Thermodynamique et optimisation énergétique des systèmes et procédés. - 2e Édition Lavoissier, Tec & Doc (1996).
-
(2) - FEIDT (M.) - Énergétique concepts et applications. - Édition Dunod (2006).
-
(3) - CHAMAYOU (R.) - Réservoirs métalliques : stockage des liquides à température contrôlée. - [BM 6 592] Énergies, Édition des Techniques de l’ingénieur (1997).
-
(4) - Ademe - Guide pour isoler son logement. La transition énergétique pour la croissance verte, - mars 2016.
-
(5) - PAQUET (D.) - En 2012, 2 millions de tonnes de verre d’emballage ont été collectées et recyclées. - Actu environnement, 17 juil. 2013.
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(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Les normes peuvent être consultées sur les sites Internet suivants :
HAUT DE PAGE2 Organismes et laboratoires spécialisés (Liste non exhaustive)
ACERMI – Association pour la certification des matériaux Isolants, Paris
AFNOR – Association française de normalisation
CEN – Comité européen de normalisation. Comité Technique TC88 : Matériaux et produits isolants thermiques
CFI – Comité français de l’isolation, Paris
COFRAC – Comité français d’accréditation, Paris
CRIR – Centre de recherches industrielles de Rantigny, ISOVER Saint- Gobain
CSTB – Centre scientifique et technique du bâtiment
FIW – Institut de recherche pour les isolants thermiques de Münich, Allemagne
IFT – Istituto di Fisica Tecnica, Universita di Padova, Italie
IRMM – Institut pour les matériaux et mesures de référence, Commission européenne, Belgique
ISO...
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