Isolation thermique temprature ambiante. Proprits

par Catherine LANGLAISIngnieur civil des minesChef de service Isover Saint-GobainCentre de recherches industrielles de Rantigny

et Sorn KLARSFELDDocteur de lUniversit de ParisAncien chef de laboratoire Saint-Gobain Recherches

1. Classification des matriaux isolants ................................................ BE 9 861 - 21.1 Isolants fibreux ............................................................................................ 21.2 Isolants cellulaires ....................................................................................... 31.3 Isolants pulvrulents, nodulaires ou granulaires...................................... 41.4 Superisolants ............................................................................................... 5

2. Proprits des matriaux isolants....................................................... 52.1 Proprits thermiques................................................................................. 5

2.1.1 Conductivit thermique...................................................................... 52.1.2 Isolants fibreux ................................................................................... 52.1.3 Isolants cellulaires .............................................................................. 102.1.4 Isolants pulvrulents, nodulaires ou granulaires............................. 102.1.5 Superisolants ...................................................................................... 152.1.6 Capacit thermique volumique ......................................................... 15

2.2 Proprits daptitude lemploi. Critres de choix des isolants.............. 172.2.1 Proprits ISOLE................................................................................. 172.2.2 Critres de choix des isolants ............................................................ 182.2.3 Proprits physiques normalises des isolants (spcifications) .... 192.2.4 Scurit incendie ................................................................................ 19

3. Applications .............................................................................................. 193.1 Isolation par lextrieur ............................................................................... 203.2 Isolation dynamique.................................................................................... 20Toute reproduction sans autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur, trait Gnie nergtique BE 9 861 - 1

a production et les performances des isolants thermiques ont marqu desimportants progrs ces dernires dcennies et en particulier partir des

annes 1970. Le nombre disolants disponibles sur le march et, en particulier,disolants lgers a augment et leurs proprits thermiques et daptitude lemploi ont t sensiblement amliores.

Trois facteurs qui ont jou un rle important dans la ralisation de ces progrspeuvent tre mentionns :

3.2.1 Principe................................................................................................ 203.2.2 Systmes permodynamiques.......................................................... 213.2.3 Systmes paritodynamiques ........................................................... 22

3.3 Isolation translucide .................................................................................... 233.3.1 Principe................................................................................................ 233.3.2 Matriaux utiliss. Performances du systme ................................. 243.3.3 Rsultats exprimentaux ................................................................... 25

3.4 Isolants rflchissants ................................................................................. 253.4.1 Films rflchissants ............................................................................ 253.4.2 Matriaux minces base de films rflchissants ............................ 26

Pour en savoir plus ........................................................................................... Doc. BE 9 862

L

ISOLATION THERMIQUE TEMPRATURE AMBIANTE. PROPRITS ______________________________________________________________________________

Toute reproduction sans autorisation du Centre franais dBE 9 861 - 2 Techniques de lIngnieur,

lvolution rapide et lamlioration des technologies de fabrication des iso-lants avec une augmentation des productivits et rduction des cots ;

lapprofondissement des connaissances sur les bases physiques du fonc-tionnement des isolants ;

la mise en place dun systme de contrle de qualit pour garantir les pro-prits des produits manufacturs, dune part, par llaboration de normes pourdfinir et quantifier les proprits des isolants (spcifications) et fixer les mtho-des de mesure (la mise au point dappareils et matriaux de rfrence, en parti-culier pour les mesures de conductivit thermique) et, dautre part, parlorganisation dun ensemble de procdures de contrle de fabrication et de cer-tification de produits, comme le programme ACERMI en France, pour assurerdes produits de hautes performances techniques.

Malgr les progrs mentionns, on ne peut pas dire que leffort de recherche etde dveloppement dans le domaine des isolants thermiques a t affaibli. Eneffet, les diffrentes tendances releves lheure actuelle qui ouvrent de nouvel-les perspectives sont notamment :

lextension du domaine dutilisation des superisolants, en particulier lesnanomatriaux et les isolants sous vide dans le domaine de la tempratureambiante et du btiment (double vitrage de haut pouvoir isolant, paroi transpa-rente, etc.) ;

le dveloppement dapplications spcifiques des isolants, par exemplelisolation dynamique runissant la fois lutilisation des isolants hautes per-formances, linertie thermique des btiments et les apports solaires ;

ltude de nouveaux gaz interstitiels de basses conductivits thermiques,non nuisibles la couche dozone atmosphrique ;

une meilleure matrise de la structure morphologique de la matrice solidedes isolants (contrle de lanisotropie et rpartition de masse volumique) pouramliorer le pouvoir isolant.

Cela pour ne citer que quelques-unes des orientations actuelles des rechercheset dveloppement dans un domaine dactivit en pleine volution.

Pour les Notations et symboles , on se reportera larticle BE 9 861 Bases physiques .

1. Classification des matriaux isolants

Le critre de classification des isolants gnralement retenurepose sur la structure de leur matrice solide et sur la nature chimi-que de la substance qui la constitue : isolants fibreux, cellulaires etgranulaires de nature minrale et organique.

1.1 Isolants fibreux

Les isolants fibreux minraux sont manufacturs partir dematires amorphes fondues : roche (basalte en particulier), verre,silice vitreuse et oxydes mtalliques. Les principaux reprsentantssont les laines minrales et les isolants en fibres cramiques (silice-alumine). Les isolants fibreux organiques peuvent tre doriginenaturelle, comme les fibres ou laine de bois (figure 1), la laine ani-male (mouton) ou manufacturs partir de matires plastiquescomme les fibres de polyester (tableau 1). Pour renforcer la rsis-tance mcanique et la tenue de ces isolants matrice solide nonconsolide, les fibres sont gnralement agglomres avec des fai-bles quantits de rsines synthtiques ou autres types de liants(ciment, etc.). Ils sont commercialiss sous forme de feutres flexi-exploitation du droit de copie est strictement interdite. trait Gnie nergtique

bles se prsentant en rouleaux ou panneaux semi-rigides (figure 2)et de panneaux rigides (figure 3). Lorsque le produit est livr com-prim, il doit reprendre son paisseur nominale aprs dcompres-sion et pose, pour laquelle la rsistance thermique est annonce.Pour lisolation des tuyauteries, le matriau est prform sousforme de cylindre annulaire en un ou deux lments (coquilles).

Figure 1 Fibres de bois : panneaux rigide (Fibralith)

_____________________________________________________________________________ ISOLATION THERMIQUE TEMPRATURE AMBIANTE. PROPRITS

Tableau 1 Matriaux isolants fibreux

Isolant Abrviation (1) Masse volumique(kg.m3)

Temprature limite(C)

A1 Laine de roche ............................................... MW 18 180 600

A2 Laine de verre................................................ MW 7 130 400

A3 Laine de silice ................................................ 8 100 1 100

A4 Fibres de silice-alumine................................ RCF 40 200 1 260

A5 Fibres de bois ................................................ WF 200 250 100

A6 Fibres de polyester........................................ 10 35 95

A7 Laine de mouton ........................................... 10 35 100

(1) Abrviations selon norme CEN TC88/WG14//N156E, 1995.