Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Le calorifugeage consiste, par définition, à isoler les équipements des installations industrielles ou du bâtiment, afin d’éviter les pertes de chaleur. Cela permet, entre autres, de protéger ces installations contre les perturbations extérieures telles que le gel, la condensation ou le givre, mais aussi de conserver l'énergie thermique et en conséquence de limiter les rejets des gaz à effet de serre. Après la description des principes thermiques et des phénomènes physiques, cet article détaille les méthodes pour réaliser efficacement le calorifugeage d'équipements. Sont également présentés les différents matériaux isolants et des exemples de calculs.
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Denis PETIT : Ingénieur INSA de Lyon en génie physique - Président de CALOSOFT SAS à Villeurbanne (France)
INTRODUCTION
Dans le cadre de la problématique énergie-climat, avec le réchauffement climatique et la diminution des sources d’énergies fossiles, des actions importantes en économies d’énergies et en limitation des rejets de gaz à effet de serre doivent être effectuées dans tous les secteurs. Des études internationales montrent que l’isolation des installations industrielles et des équipements du bâtiment permet de faire d’importantes économies d’énergie, et donc de diminuer les émissions de gaz à effet de serre. Ce secteur est dénommé en France, calorifugeage. Les équipements isolés sont des tuyauteries, des réservoirs, des citernes, des installations de chauffage ou de froid, etc. Bien que les principes physiques soient identiques, il y a de grandes différences avec l’isolation thermique des parois de bâtiments.
Le calorifugeage est l’isolation thermique des installations, où circulent ou qui contiennent des fluides froids ou chauds. Il est appliqué dans de nombreux sites industriels et tertiaires. On en trouve aussi dans les bâtiments sur les équipements thermiques.
Il est essentiel de comprendre ce qu’est le calorifugeage, ses buts, ses concepts de base et comment aborder une étude d’isolation thermique d’équipements à l’aide d’exemples pratiques.
Les formules de calcul ne sont abordées que brièvement car il existe maintenant des logiciels (CaloXPert) et des normes (NF EN ISO 12241, VDI 2055-1, ASTM C680) qui les décrivent (cf. [Doc. BE 9 850]). Les isolants actuels sont des produits complexes, où se mêlent des phénomènes de conduction, de convection et de rayonnement et de ce fait, nous ne détaillerons pas la physique spécifique de ces produits.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 2010 par Denis PETIT
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Calculs
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6. Aspects économiques et écologiques
6.1 Épaisseur économique et écologique
Le coût d’exploitation d’un équipement de fluide thermique est proportionnel aux coûts de l’énergie dépensée pour limiter les pertes thermiques.
La déperdition thermique décroît avec l’épaisseur d’isolation. L’investissement nécessaire pour cette isolation croît avec l’épaisseur. Le coût total passe par un minimum pour une certaine épaisseur, que l’on appelle épaisseur économique d’isolation.
Si on ajoute les contraintes sur les GES (marché et taxe carbone), on augmente les coûts d’exploitation, ce qui permet de déterminer une épaisseur écologique d’isolation.
Vu le nombre de paramètres à prendre en compte, ces études sont rares et les dernières ont eu lieu dans les années 1970, après les chocs pétroliers.
Une étude a été menée avec des élèves ingénieurs de l’École centrale de Lyon et les données d’un grand groupe chimique français. Sur un exemple en figure 6, les valeurs sont de l’ordre de 40 % plus élevé pour l’épaisseur économique et 50 % pour l’épaisseur écologique par rapport aux épaisseurs définies dans la NF DTU 45.2 de l’époque. Une étude réalisée par le syndicat des entrepreneurs en isolation mécanique (NIA) des États-Unis donnait des résultats semblables.
HAUT DE PAGE6.2 Études professionnelles
Une étude du syndicat professionnel des fabricants de matériaux isolants d’Amérique du Nord NAIMA (North American Insulation Manufacturers Association) montre que la dépense d’énergie pour la fabrication d’un matériau isolant (énergie grise) correspond à seulement quatre à cinq semaines d’énergie économisée par l’équipement isolé par ce matériau ...
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Aspects économiques et écologiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BALCKE (H.) - La technique moderne de la protection contre la chaleur et le froid. - Dunod (1935).
-
(2) - BALLOT (G.) - Guide pratique de l’isolation frigorifique. - PYC-Édition (1972).
-
(3) - BALLOT (G.), DUMINIL (M.) - Isolation frigorifique. Guide théorique et pratique. - PYC-Édition (1981).
-
(4) - CAMMERER (J.S.) - Les procédés employés dans l’industrie contre la déperdition de la chaleur et du froid. - Librairie polytechnique Ch. Béranger (1934).
-
(5) - CAMMERER (J.S.) - Der Wärme- und Kälteschutz in der Industrie. - Springer-Verlag (1951).
-
(6) - DANCKAERT (J.) - L’isolation thermique industrielle. - Éditions Tec. & Doc....
NORMES
-
Performance thermique des bâtiments et des matériaux pour le bâtiment – Grandeurs physiques et définitions - NF EN ISO 7345 - 2018
-
Isolation thermique – Vocabulaire - NF EN ISO 9229 - 2020
-
Isolation thermique des équipements de bâtiment et des installations industrielles – Méthodes de calcul - NF EN ISO 12241 - 2010
-
Thermal insulation of heated and refrigerated operational installations – Calculation rules - VDI 2055-1 - 2008
-
Standard Practice for Estimate of the Heat Gain or Loss and the Surface Temperatures of Insulated Flat, Cylindrical, and Spherical Systems by Use of Computer Programs - ASTM C680 - 2019
-
Produits isolants thermiques pour l’équipement du bâtiment et les installations industrielles – Détermination de la conductivité thermique utile - NF EN ISO 23993 - 2012
-
Travaux d’isolation – Isolation thermique des circuits, appareils et accessoires de – 80 °C...
ANNEXES
Bâtiments existants
Arrêté du 3 mai 2007 relatif aux caractéristiques thermiques et à la performance énergétique des bâtiments existants (article 22), modifié par l’arrêté du 22 mars 2017 modifiant l’arrêté du 3 mai 2007 relatif aux caractéristiques thermiques et à la performance énergétique des bâtiments existants (article 4).
Certificats d’économies d’énergie
Arrêté du 6 décembre 2018 modifiant l’arrêté du 22 décembre 2014 définissant les opérations standardisées d’économies d’énergie...
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