Présentation
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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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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VERSIONS
- Version archivée 2 de mai 1999 par Catherine LANGLAIS, Sorïn KLARSFELD
DOI (Digital Object Identifier)
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Définitions et domaine d’application2. 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 pression...
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