Isolation thermique à température ambiante. Bases physiques

1. Définitions et domaine d’application

1.1 Définitions

1.2 Domaine d’application

2. Caractérisation morphologique des isolants

2.1 Description du problème

2.2 Classification des matériaux poreux et des isolants

2.3 Caractéristiques morphologiques des isolants

3. Mécanismes des transferts de chaleur

3.1 Hypothèses de base

3.2 Conduction

3.3 Convection naturelle

3.4 Rayonnement

3.5 Application aux isolants fibreux

3.6 Superisolants. Bases théoriques et expérimentales

4. Performances d’un isolant et facteurs environnants

4.1 Influence de l’humidité

4.2 Vieillissement thermique

Pour en savoir plus

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.

A 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.

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. Le caractère semi-transparent de certains de ces matériaux, même à la température ambiante, a suscité un grand nombre d’études et a nécessité une remise en question du traitement traditionnel de ces matériaux, ainsi qu’une reconsidération de la terminologie utilisée pour décrire leurs propriétés. Les études de base sur le fonctionnement des isolants ont porté principalement sur la meilleure compréhension des transferts de chaleur et de masse par convection naturelle et forcée, et par rayonnement en milieu poreux semi-transparent. Elles se sont aussi étendues à l’étude de l’influence des facteurs environnants sur les performances : influence de l’humidité et de la thermomigration et influence de la diffusion des gaz interstitiels différents de l’air (vieillissement). Les études commencées initialement en relation avec des applications spéciales, comme la cryogénie, l’espace, le génie nucléaire, etc., ont été progressivement étendues aux produits courants et à des températures voisines de la température ambiante. Ces connaissances ont permis la modélisation du fonctionnement des isolants et la prévision de leurs performances en fonction des paramètres thermophysiques les caractérisant et des conditions d’application. La modélisation a constitué un important levier dans l’amélioration des produits et l’optimisation des conditions d’application.

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