42376210-be9860.pdf

7/24/2019 42376210-be9860.pdf

1/21

Pour toute question :

Service Reatio Ciete ditios Tecies de Iier 249, re de Crime75019 Paris Frace

par mai : [email protected] o a tpoe : 00 33 (0)1 53 35 20 20

DOSSIERTEChnIquES DE lIngnIEuRexpertise tecie et scietifie de rfrece

Par :

Ce dossier fait partie de a base docmetaire

das e tmeet das ivers

Docmet divr e

Por e compte

Tote reprodctio sas atorisatio d Cetre fraais dexpoitatio d droit de copie est strictemet iterdite. Editios T.I.

be9860

Isolation thermique tempratureambiante. Proprits

Sorn KLARSFELDDocteur de l'Universit de Paris, Ancien chef de laboratoire Saint-Gobain Recherche

Catherine LANGLAISIngnieur civil des mines, Ancien Chef de service ISOVER Saint-Gobain Centre de recherches industrielles deRantigny, Directrice gnrale, Saint-Gobain Recherche

changeurs de chaleur et isolationGnie nergtique

nergies

15/05/2012

7200082624 - centre universitaire de laghouat // benharzallah KROBBA //41.99.120.58

7/24/2019 42376210-be9860.pdf

2/21

Toute reproduction sans autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur BE 9 8 60 1

Isolat ion thermique temprature

ambiante. Proprits

par Catherine LANGLAISIngnieur civil des minesDirectrice gnrale, Saint-Gobain RechercheAncien Chef de service ISOVER Saint-GobainCentre de recherches industrielles de Rantigny

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

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 progrs

peuvent tre mentionns : lvolution rapide et lamlioration des technologies de fabricationdes iso-

lants avec une augmentation des productivits et une rduction des cots ; lapprofondissement des connaissances sur les bases physiquesdu fonc-

tionnement des isolants ; la mise en place dun systme de contrle de qualitpour garantir les pro-

prits des produits manufacturs, dune part, par llaboration de normespourdfinir et quantifier les proprits des isolants (spcifications) et fixer lesmthodes de mesure (la mise au point dappareils et matriaux de rfrence, en

1. Classification des matriaux isolants ................................................ BE 9 860 - 21.1 Isolants fibreux............................................................................................ 21.2 Isolants cellulaires ....................................................................................... 31.3 Isolants pulvrulents, nodulaires ou granulaires...................................... 41.4 Superisolants ............................................................................................... 4

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 .............................................................................. 92.1.4 Isolants pulvrulents, nodulaires ou granulaires............................. 10

2.1.5Superisolants ...................................................................................... 132.1.6 Capacit thermique volumique ......................................................... 162.2 Proprits daptitude lemploi. Critres de choix des isolants ............. 17

2.2.1Proprits ISOLE................................................................................. 172.2.2 Critres de choix des isolants............................................................ 182.2.3 Proprits physiques normalises des isolants (spcifications) .... 202.2.4 Scurit incendie ................................................................................ 20

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

dlivr pour le compte de 7200082624 - centre universitaire de laghouat // benharzallah KROBBA// 41.99.120.58

Ce document a t dlivr pourl e compte de 7200082624 - centre universitaire de laghouat // benharzallah KROBBA// 41.99.120.58
http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/http://be9861.pdf/

7/24/2019 42376210-be9860.pdf

3/21

ISOLATION THERMIQUE TEMPRATURE AMBIANTE. PROPRITS______________________________________________________________________________

Toute reproduction sans autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite.BE 9 8 60 2 Techniques de lIngnieur

particulier pour les mesures de conductivit thermique) et, dautre part, parlorganisation dun ensemble deprocdures de contrlede fabrication et decertificationde produits, comme le programme ACERMI en France, pour assurerdes produits de hautes performances techniques.

compter du 1erjuin 2001 un nouveau document intitul Rglementationthermique RT2000 , labor par le CSTB est entr en vigueur en France, visant contribuer, dune part, la diminution de la consommation dnergie et,dautre part, loptimisation du confort dans le domaine du btiment. Tous lesacquis en matire disolants thermiques mentionns ci-dessus, dont lharmoni-sation des mthodes de travail sur le plan europen (normalisation EN), sont

pris en compte. Grce ces rsultats, un logement construit en 2000 consommemoiti moins dnergie quun logement construit en 1974.

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

lextension du domaine dutilisation des superisolants, en particulier lesnanomatriaux et les isolants sous vide dans le domaine de la temprature

ambiante 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 desrecherches et dveloppement dans un domaine dactivit en pleine volution.

Pour les Notations et symboles , on se reportera larticle [BE 9 858] Bases physiques .

1. Classificationdes matriaux isolants

Le critre de classification des isolants gnralement retenurepose sur la structure de leur matrice solide et sur la naturechimique de la substance qui la constitue : isolants fibreux, cellu-laires et granulaires de nature minrale et organique.

1.1 Isolants fibreux(0)(0)

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 dori-gine naturelle, comme les fibres ou laine de bois (figure 1), la laineanimale (mouton) ou manufacturs partir de matires plastiquescomme les fibres de polyester (tableau1). 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-bles se prsentant en rouleaux ou panneaux semi-rigides (figure 2)et de panneaux rigides (figure 3 ). Lorsque le produit est livrcomprim, il doit reprendre son paisseur nominale aprs

Figure 1 Fibres de bois : panneaux rigide (Fibralith)



7/24/2019 42376210-be9860.pdf

4/21

_____________________________________________________________________________ ISOLATION THERMIQUE TEMPRATURE AMBIANTE. PROPRITS


Figure 2 Laine de verre : rouleau Figure 3 Laine de roche : panneau rigide

dcompression et pose, pour laquelle la rsistance thermique estannonce. Pour lisolation des tuyauteries, le matriau est pr-form sous forme de cylindre annulaire en un ou deux lments(coquilles).

Les feutres et les panneaux peuvent tre recouverts avec desrevtements de surface ayant un rle fonctionnel (papier kraft-bitume ou kraft-aluminium formant pare-vapeur, voile de verrerenforc amliorant la tenue mcanique, feuille daluminium pourles applications haute temprature en particulier pour les coquilles)ou esthtique (kraft-aluminium laqu de diffrentes couleurs pourles plafonds, etc.).

1.2 Isolants cellulaires

Ce sont les matriaux poreux matrice solide consolidecontenant des cellules fermes ou ouvertes ou partiellementouvertes, contenant de lair ou un autre gaz ayant servi lexpan-sion du matriau initial (tableau 2).

(0)

Parmi des isolants cellulaires dorigine minrale, les plus rpan-dus sont le bton cellulaire lger et le verre cellulaire (figure 4). Lesisolants cellulaires organiquesmanufacturs sont reprsents parune grande diversit de matriaux plastiques alvolaires et demousses base de produits carbons : le polystyrne expans et

Tableau 1 Matriaux isolants fibreux

Isolant (1) Abrviation (2)

Masse volumique Temprature limite

(kg m 3) (oC )

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

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

A3 - Laine de silice ..................................................... 8 100

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

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

A6 - Fibres de polyester ............................................. 10 35

A7 - Laine de mouton................................................. 10 35

(1) A : isolants fibreux.(2) Abrviation selon normes europennes.

Tableau 2 Matriaux isolants cellulaires

Isolant (1) AbrviationMasse volumique Temprature limite

(kg m 3) (oC )

B1 - Bton cellulaire ................................................... 375 825

7/24/2019 42376210-be9860.pdf

5/21

ISOLATION THERMIQUE TEMPRATURE AMBIANTE. PROPRITS ______________________________________________________________________________

Toute reproduction sans autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite.

BE 9 8 60

4

Techniques de lIngnieur

extrud (figure 5

), le polyurthane, le polychlorure de vinyle, lamousse phnolique et les mousses souples dlastomre.

Ces matriaux se prsentent sous forme de panneaux semi-rigides ou rigides (les polystyrnes, par exemple) de plaques, deblocs et de coquilles et plus rarement sous forme de rouleaux. Trssouvent, les panneaux sont recouverts par des revtements de pro-tection, ventuellement tanches pour prserver le gaz enfermdans les cellules (le cas des polyurthanes, par exemple). Il fautciter galement lapplication des mousses (polyurthane en parti-culier), par injection in situ

, dans des espaces confins isoler.

1.3 Isolants pulvrulents, nodulairesou granulaires

Ils se prsentent en gnral en vrac, emballs dans des sacs.Leur mise en uvre in situse fait soit manuellement, soit laidedquipements pneumatiques, dans des espaces confins (cavitdes murs) ou ouverts (combles) qui doivent tre isols (tableau 3).

Les matriaux dorigine minralede ce type sont la perlite et lavermiculite qui se prsentent respectivement sous forme de grainset de paillettes obtenus partir de lexpansion chaud de rochesvolcaniques et de mica, le granulat de verre cellulaire, les floconsde laine de roche ou de verre. Le silicate de calcium est une poudrecompacte sous forme de plaques renforces par incorporation defibres minrales. La perlite et le vermiculite peuvent galementtre agglomrs et livrs sous forme de plaques.

Les isolants dorigine organiquede ce type sont les granulats delige, les copeaux de mousse rigide de polychlorure de vinyle, lesfibres de cellulose (obtenues partir de papiers, de cartons, de

pte bois avec ou sans liant et dautres adjuvants), des perlesexpanses partir de granules de polystyrne. Les granulats delige agglomrs laide de liants bitumineux ou de rsines syn-thtiques peuvent tre livrs aussi sous forme de plaques.

Lutilisation des isolants appliqus en vrac(figure 6) fait interve-nir la notion de surface recouverte par unit demballage disolanten vrac, pos selon les instructions du fabricant pour obtenir uneperformance annonce. (0)

1.4 Superisolants

Ce sont des matriaux manufacturs ( 1.6 de larticle [BE 9 859]),cest--dire des matriaux microporeux de type cellulaire, comme

des plaques arogel de silice monolithique, ou pulvrulents, commeles poudres arogel ou les poudres ultrafines (nanomatriaux) desilice (tableau 4). On peut les obtenir galement partir disolantsen poudre ou en fibre, sous vide, confins dans un espace tanche.Lutilisation de ces matriaux isolants initialement prvue pour desapplications spciales (cryognie, espace, gnie nuclaire, etc.)commence gagner le domaine du btiment.

Tableau 3 Matriaux isolants pulvrulents, nodulaires ou granulaires

Isolant(1) AbrviationMasse volumique Temprature limite

(kg m 3) (oC )

C1 - Silicate de calcium (compact en plaques ou coquilles)........................ CS 200 350

C2 - Perlite expans : en vrac. ................................................................................................. EPB 32 176 272 760 agglomre en plaques....................................................................... 140 200

C3 - Vermiculite (en vrac) ................................................................................. EV 90 130 272 760

C4 - Granulats de verre cellulaire (en vrac)..................................................... CG 115 175 260 430

C5 - Laines minrales (en vrac) : fibres de roche nodules en flocons.................................................. 30 50 fibres de verre nodules en flocons ................................................... 10

C6 - Lige (agglomr en panneaux)............................................................... ICB 100 250 165 100

C7 - Fibres de cellulose (en vrac)..................................................................... 30 50

C8 - Copeaux de mousse rigide de polychlorure de vinyle........................... 30 50

7/24/2019 42376210-be9860.pdf

6/21


Toute reproduction sans autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur

BE 9 8 60

5

2. Proprits des matriauxisolants

2.1 Proprits thermiques

2.1.1 Conductivit thermique

Il faut mentionner que ces conductivits thermiques utiles

sontdes valeurs majores forfaitaires, typiques dune famille de pro-duits (valeurs enveloppe

) pour tenir compte de la grande varit

de paramtres qui peuvent intervenir et contribuer la dispersiondes rsultats de mesure. La prise en considration de ces valeursdispense le fabricant de toute autre justification que lappartenance la famille du produit considr. Les caractristiques thermiquesainsi obtenues (conductivit thermique, coefficient de transmissionthermique) priment sur celles indiques par le DTU.

Pour chaque type de matriau et en fonction de sa provenance,les valeurs donnes par le DTU peuvent tre prcises lademande des fabricants de matriaux disolation thermique dansle cadre du programme de certification ACERMI

qui attribue cha-que type de produit un certificat de qualification

.

Les valeurs de rfrence DTU sont compltes dans ce paragra-phe par les rsultats de mesure ACERMI

[conductivits thermiquesou courbes moyennes

(

)] obtenus en France pour lensembledes produits commercialiss lheure actuelle.

Nota : ces rsultats nous ont t aimablement transmis par le LNE avec laccord de ladirection de lACERMI. Ils peuvent tre complts par ceux, plus rcents, donns dans les Fiches isolants du document RT2000 [17].

Ces rsultats concernent : les laines de verre et de roche, le verrecellulaire, les plaques base de cellulose et de perlite expanse, lepolystyrne expans et extrud, les polyurthanes expanss auCFC ou gaz de remplacement (

141b

et pentane), la mousse formo-phnolique.

La liste des isolants est tendue dautres matriaux que ceuxindiqus dans les rgles Th-U du DTU [17] et, en particulier, auxsuperisolants et aux isolants qui touchent le domaine des temp-ratures entre la temprature ambiante et les hautes tempratures.

On suppose que pour toutes les conductivits thermiques

mesures

, indiques dans ce paragraphe, les valuations ont teffectues sur des prouvettes dont lpaisseur satisfait la condi-tion d

>

d

(absence deffet dpaisseur [BE 9 858] 1). Les rsul-tats de ces mesures sont obtenus avec une incertitude de 2 3 % [4].

2.1.2 Isolants fibreux

2.1.2.1 Laines minrales

Il sagit de feutres et de matelas se prsentant sous forme derouleaux et panneaux (NF B 20-001) [19].

2.1.2 .1.1 Conductivits thermiques utiles

Les laines minrales sont classes daprs la normeNF B 20-109 [19] suivant :

la nature des fibres : roche ou verre ; la valeur de la permabilit lair conventionnelle ; la masse volumique nominale.

La classe est exprime par deux lettres : la premire indique lanature des fibres et la seconde la permabilit lair convention-nelle du matriau ; un chiffre reprsente la fourchette des masses

Figure 6 Laine minrale souffle

Tableau 4 Superisolants(isolants microporeux et sous vide)

Isolant (1)

Massevolumique

Tempraturelimite

(kg m

3

) (

o

C )

D1 - Arogel de silice (plaques)....... 70 230

7/24/2019 42376210-be9860.pdf

7/21



volumiques. chacune de ces classes sont associes des

conductivits thermiques utiles pour une temprature moyennede 10 oC.

La classification des laines minrales manufactures destines lisolation thermique des btiments est explicite dans le tableau 5et dans lencadr 1 .

2.1.2.1 .2 Conductivits thermiques mesures

Les conductivits thermiques des laines de verre (manufacturesselon le procd TEL) et des laines de roche (manufactures selonle procd REX) sont reprsentes en fonction de la masse volu-mique sur les figures 7 et 8 .

Les trois laines de verre sont caractrises par leur indice definesse micronaire Sheffield:

Les laines de roche sont caractrises par un indice de finessefasonaire: et un taux globaldinfibrs (tamis >100 m) de 25 % [BE 9 858] 2.3.2).

Ces courbes ont t traces partir des rsultats de mesure deconductivit thermique en utilisant le modle et la mthode decalcul dcrite au paragraphe 1.5 de larticle [BE 9 859]. Le mmeprocd dexploitation des rsultats de mesure ont permis dereprsenter la variation de la conductivit thermique en fonction dela temprature pour quelques produits plus reprsentatifs, de mas-ses volumiques de 10, 20 et 50 kg m 3entre 20 et 100 oC(figures 9 et 10). (0)

Figure 7 Conductivit thermique en fonction de la masse

volumique des laines minrales (produits lgers) T= 10 oC

(rsultats CRIR )

55

50

45

40

35

300 5 10 15 20 25 (kg m3)

(en10--

3W

m--

1K--

1)

1

2 3

4

(aveccoefficient dextinction massique moyen)

REX FAS=250 (5g) (=18,5 m2/kg)

1

2

3

4

Laine de verre

Laine de roche

TEL F=3,0 (5g) ( =34,0 m2/kg)

TEL F=3,6 (5g) (=30,3 m2/kg)

TEL F=4,0 (5g) (=27,8 m2/kg)

F 3,0 5g( ) dp 4m ( ),=

F

3,6 5g( ) dp 5m ( )= et F 4,0 5g( )=

FAS 250 5g( ) dp 45m ( )=

Encadr 1 Dfinitions relatives au tableau5

(daprs Th-U [17])

Masse volumique nominale

N

(kg m

3

) (NF B 20-105)[19] : masse surfacique divise par lpaisseur nominale, indi-que par le fabricant. Elle sentend revtement ventuel exclus.

Permabilit lair conventionnelle

K

c

(m

2

) : la dtermi-nation de K

c

seffectue la masse volumique de rfrence(40 kg m

3

) soit par mesure directe (uniquement sur les produitscompressibles), soit par calcul (sur les produits compressibles ounon) comme indiqu dans DTU, Rgles Th-U. Les mesures de per-mabilit sont effectues selon la norme NF B 20-104 [19].

Valeurs utiles

: les valeurs utiles de la conductivit thermi-que et de la rsistance thermique tiennent compte des disper-sions lintrieur dune mme fabrication et dune fabrication lautre lintrieur dune mme famille.

Il dcoule des conventions prcdentes que les valeursutiles de la conductivit thermique

(et de la rsistance thermi-que R

) sont : pour des matriaux non hygroscopiques et ne contenant

ou ne conservant pas deau de fabrication, des valeurs de leurconductivit thermique ltat sec, 10 o

C (sauf spcificationparticulire, l

tat sec

est dfini conventionnellement commeltat du matriau sch 70

5 o

C avec de lair pris dans uneambiance 20

2 o

C et 65

5 % dhumidit relative) ; pour des matriaux contenant des gaz occlus autres que

lair, les valeurs asymptotiques de leur conductivit thermique ltat sec, 10 o

C aprs un vieillissement fix pour chaqueproduit.

Figure 8 Conductivit thermique en fonction de la masse

volumique des laines minrales T

= 10 o

C (rsultats CRIR )

(aveccoefficient dextinction massique moyen)

REX FAS=250 (5g) (=18,5 m2/kg)

1

2

3

4

Laine de verre

Laine de roche

TEL F=3,0 (5g) ( =34,0 m2/kg)

TEL F=3,6 (5g) (=30,3 m2/kg)

TEL F=4,0 (5g) (=27,8 m2/kg)

55

50

45

40

35

30 0 4020 60 80 100 120 140 (kg m3)

(en10--3W

m--

1K--

1)

1

2

34



7/24/2019 42376210-be9860.pdf

8/21



BE 9 8 60

7

Les courbes

(

,

T

) ont t traces pour les conditions expri-mentales suivantes : missivit totale hmisphrique,

=0,9, etune paisseur de lisolant, d

=0,080 m. Daprs les rsultats demesure, on obtient les coefficients dextinction massiques moyens

, reprsents sur la figure 11

pour les deux types standardde laines minrales [TEL F

=3,0 (5 g)] et [REX FAS

=250 (5 g)]. laide de , on peut calculer pour les deux types de fibragestandard dautres valeurs de

(

,

T

) que ceux reprsents sur lesfigures 7

,8

, 9

et 10

.

Les figures 12

et 13

reprsentent les conductivits thermiquesmoyennes

, en fonction de la masse volumique des laines de rocheet de verre, mesures en 1995 dans le cadre du programme de cer-tification ACERMI. Ces rsultats de mesure concernent lensembledes produits en verre et roche commercialiss en France, tousparamtres des produits et procds de fabrication confondus.

2.1.2 .2 Fibres minrales utilises entre la tempratureambiante et les hautes et trs hautes tempratures

Nota :par hautes et trs hautes tempratures

, on entend des tempratures face chaude

de lisolant de lordre de grandeur respectivement de 600 1 000 o

C.

Les isolants sous forme de feutres, nappes et panneaux sontraliss partir de fibres de silice vitreuse

et de silice-alumine

qui ont des tempratures limites demploi trs leves( 1 000

oC) et sont aussi appeles fibres cramiques ou

rfractaires

; ils sont utiliss surtout dans le domaine des hautestempratures dans les applications industrielles [42]. tant donnleur importance, ces isolants sont mentionns dans notreclassement ; ils sont compars aux laines de roche qui reprsen-tent bien lisolant intermdiaire qui fait la jonction entre les appli-cations temprature ambiante et les hautes tempratures. Lesconductivits thermiques de ces trois isolants sont donns 10et 400 o

C dans le tableau 6

et la courbe

(

T

) pour des produitscomparables en masse volumique (

100 kg m

3

) sur lafigure 14

.

Tableau 5 Classification des laines de roche et de verre. Conductivits thermiques utiles 10 o

C [17]

Nature

Permabilit lair conventionnelle K

c

Classe

Masse volumique nominale Conductivit thermique utile

(m

2

) (kg m

3

) (W m

1

K

1

)

Lainesde roche

7/24/2019 42376210-be9860.pdf

9/21



BE 9 8 60

8


Figure 9 Conductivit thermique en fonction de la temprature

des laines de verre TEL (rsultats CR IR )

Figure 10 Conductivit thermique en fonction de la temprature

des laines de roche (rsultats CRIR )

100

80

60

40

20--20 0 20 40 60 80 100 T(C)

(en10--

3Wm

--1K--

1)

TEL F=3,0 (5g)

=10 kg m3

=20 kg m3

=50 kg m3

REX FAS=250 (5g)

80

70

60

50

40

30

20--20 0 20 40 60 80 100 T(C)

(en10--

3W

m--

1K--

1)

=50 kg m3

=20 kg m3

Figure 11 Variation du coefficient dextinction massique moyen

avec la temprature

Figure 12 Conductivit thermique moyenne en fonction de

la masse volumique des laines de roche (

T

= 10 o

C) (rsultats A CER M I)

50

40

20

30

10

5

45

25

35

15

20 20 0 20 40 60 80 100 T(C)

(m2 kg--1)

Laine de roche REX FAS=250 (5g)

Laine de verre TEL F=3,0 (5g)

55

50

45

40

35

300 8040 120 160 200

Masse volumique (kg m3)

Conductivitthermique(en10--

3W

m--

1

K--

1)

Les meilleures performances des laines de silice vitreuse

par rap-port aux deux autres isolants, masse volumique et tempraturemoyenne dutilisation comparables, sexplique par labsence totalede matire infibre

(

slugs

) dans la phase solide de cet isolant et

donc par une surface volumique suprieure. La prsence d

infibrs

peut nanmoins avantager les proprits mcaniques (rsistance la compression) de ces isolants (ces infibrs

sont inhrents lanature de la matire premire en fusion et au procd de fibrage).



7/24/2019 42376210-be9860.pdf

10/21



BE 9 8 60

9

2.1.2.3 Fibres organiques

Parmi les matriaux de cette catgorie, les panneaux lgers enfibres de bois

(200 300 kg m

3

) sont des matriaux traditionnelsdorigine vgtale, couramment commercialiss, et qui figurent

dans la classification DTU rgles Th-U du CSTB [17]. Des isolants base de laine animale (mouton) et de fibres synthtiques en poly-

ester ont t tudis et commercialiss rcemment pour les appli-cations du btiment en Australie [43]. Le tableau 7

prsente lesprincipales caractristiques de ces trois produits. La variation de

(

) pour la laine de mouton et les fibres de polyester montre(figure 15

) que les conductivits thermiques de ces deux mat-riaux salignent sur une mme courbe malgr les finesses diff-rentes des fibres. Cette diffrence de finesse doit tre compensepar les textures trs diffrentes des deux matriaux qui agissent ensens contraire. Il faut mentionner que des feutres de rfrence enfibres de polyester

, trs lgers (

9 kg m

3

), ont t raliss pourlinstitut des matriaux et mesures de rfrence de lUnion euro-penne (IRMM Geel, Belgique) o ils sont disponibles pourltude de leffet dpaisseur, les vrifications et les talonnagesdes appareils de mesure de conductivit thermique [44].

2.1.3 Isolants cellulaires

Le tableau 8

runit lensemble des isolants cellulaires minrauxet organiques (plastiques alvolaires) regroups en classes selonles conductivits thermiques utiles. Les conductivits thermiquesmoyennes mesures (certification ACERMI) sont galement notesdans ce mme tableau.

(0)(0)

Le bton cellulaire

(

= 400 800 kg m

3

;

= 0,16 0,33Wm

1

K

1

) ne rpond pas la dfinition de matriau isolantselon NF P 75-101 (

7/24/2019 42376210-be9860.pdf

11/21



BE 9 8 60

10


Les plastiques alvolaires

reprsentent le nombre le plus impor-tant de types disolants cellulaires disponibles. Leurs masses volu-miques sont comprises entre 10 et 60 kg m

3

, plus rarement entre60 et 100 kg m

3

, et ils prsentent de trs bonnes performancesthermiques (

=0,025 0,040 W m1 K1). Une ractualisationdes utiles a t faite courant 1995 suite aux volutions technolo-giques rcentes des procds de fabrication et en particulier dansle cas des polystyrnes et des polyurthanes pour lesquels le gaztraditionnel dexpansion, le chlorofluorocarbure (CFC) a t rem-

plac par dautres gaz (hydrofluorocarbures ou pentane), en accordavec la nouvelle rglementation concernant la protection de la cou-che dozone de latmosphre. Le remplacement du fron pardautres gaz a eu comme effet une lgre augmentation de pourles isolants concerns. Suite ces modifications, des rsultatsrcents sur la variation de avec la temprature ne sont pasencore disponibles. titre dexemple pour linfluence de la temp-rature, les figures 16 , 17 et 18 prsentent les variations (T) pourdes matriaux tels que le verre cellulaire, le polystyrne expans etles mousses souples dlastomre. Pour le polystyrne expans, lafigure 19 indique la variation de en fonction de la masse volu-mique T=10 oC. Il faut mentionner galement que les plastiquesalvolaires sont des isolants thermiques privilgis pour les appli-cations du froid(rfrigration et cryognie).

2.1.4 Isolants pulvrulents, nodulairesou granulaires

Certains de ces matriaux sont compacts ou agglomrs sousforme de panneaux, de blocs ou de coquilles comme le silicate decalcium, la perlite et le lige. Leurs caractristiques sont bien dfi-nies et figurent dans le tableau 9 . Les caractristiques des mat-riaux en vrac (la vermiculite, les granulats de verre cellulaire, leslaines minrales) nodules en flocon, les fibres de cellulose et les

copeaux de mousse rigide base de polychlorure de vinyle sontdans une trs grande mesure fonction de la mthode de leur miseen uvre. Le procd dapplication est associ le plus souvent lisolant utilis et il relve de la procdure de lavis technique(dversement manuel ou soufflage la machine de lisolant envrac). Les caractristiques de ces matriaux, en relation avec leurmthode dapplication, sont dcrites dans les tableaux 10 et 11pour le remplissage dune lame dair et 12 pour ltalement sur unplancher haut sous combles perdus (daprs DTU [17]). Lesfigures 20 ,21 et22 prsentent les courbes (T) pour le silicate decalcium (plaques), la perlite et le vermiculite (en vrac, couche de25 mm) (rsultats ASTM [20]).

Ces matriaux couvrent la gamme la plus large des tempra-tures demploi : 260 870 oC. (0)

Tableau 6 Caractristiques disolants utiliss dans le domaine des hautes tempratures

Nature Caractristiques

(en W m 1 K1)

10oC 400oC

Laine de silice (1)

Feutres

0,04 0,03 0,130 0,080F=3,2 (3 g) ; dp 7 md=40 mm

=30 100 kg m3

Fibres de silice-alumine (2) Feutres et panneaux0,06 0,05

0,155 0,125

(Al2O345 %) =48 190 kg m3 (minimum 0,100 =128 kg m3)

Laine de roche (1)

Feutres et panneaux

0,033 0,155 0,080=40 150 kg m3

FAS=250 (5 g)( ; infibrs (>100 m) : 25 %)

(1) Daprs mesures CRIR.

(2) Daprs ASTM C892 (spcifications).

Tableau 7 Caractristiques disolants base de fibres organiques

Nature Caractristiques(kg m 3) (W m 1 K1)

Fibres de boisPanneaux tendres isolants 200 250 0,060 (1)Panneaux tendres asphalts dans la masse isolants spciaux 250 300 0,067 (1)

Fibres de polyesterFeutre sous forme de rouleau

10 0,050 (2)(dN=50 mm)(dp=17 37 m)

Laine de mouton Feutre sous forme de rouleau 16 0,041 (2)(dN=55 mm)(dp=12 64 m)

(1) Conductivit thermique utile selon Rgles DTU Rgles Th-U [17].(2) Mesures CRIR sur lot de produits.

dp45m

N



7/24/2019 42376210-be9860.pdf

12/21



BE 9 8 60

11

Tableau 8 Classification des isolants cellulaires. Conductivits thermiques utiles

(daprs R gles Th-U [17], A STM [20])

et conductivits thermiques mesures moyennes (ACERMI)

Isolant SourceMasse volumique Conductivit thermique

B1 - Btons cellulaires traits lautoclave

Masse volumique nominale (

N

) :

DTU

800 ...................................................................................................................... 0,29

750 ...................................................................................................................... 0,27

700 ...................................................................................................................... 0,25

650 ...................................................................................................................... 0,23

600 ...................................................................................................................... 0,21

550 ...................................................................................................................... 0,19

500 ...................................................................................................................... 0,175

450 ...................................................................................................................... 0,16

400 ...................................................................................................................... 0,145

B2 - Plaques homognes de verre cellulaire

Fabrications postrieures 1978..................................................................... DTU 110 140 0,050

Fabrications actuelles ....................................................................................... ACERMI 110 180 0,035 0,055

B3 - Polystyrne expans

Plaques, conformes la norme NF T 56-201, dcoupes dans les blocsmouls en discontinu :

rfrence AM ................................................................................................ 0,058

rfrence BM ................................................................................................ 0,047

rfrence CM ................................................................................................ 0,043

rfrence DM ................................................................................................ DTU 0,041

rfrence EM ................................................................................................ 0,039

rfrence FM ................................................................................................ 0,037

rfrence GM ................................................................................................ 0,036

Plaques, conformes la norme NF T 56-201, moules en continu, sanspeau de surface :

rfrence BC ................................................................................................. 0,047

rfrence CC ................................................................................................. 0,043

rfrence DC................................................................................................. 0,041

rfrence EC ................................................................................................. 0,039

rfrence FC ................................................................................................. 0,037

rfrence GC................................................................................................. 0,036

Plaques expanses moules en bloc ou en continu ...................................... ACERMI

>10 0,055 0,045

10 13 0,050 0,037

13 15 0,047 0,035

15 19 0,044 0,033

19 24 0,040 0,03224 30 0,037 0,032

B4 - Polystyrne extrud

Plaques sans gaz occlus autre que lair........................................................... DTU 0,042Plaques expanses avec des HCFC [(142b et (ou) R22)]

................................ DTU 0,035Plaques expanses aux CFC (1) : sans peau de surface...................................................................................

DTU0,033

avec peau de surface................................................................................... 0,031

(1) Ces produits sont viss par le rglement CEE, portant sur les substances qui appauvrissent la couche dozone. En consquence, les valeurs qui leur correspon-dent ne valent que pour les ouvrages ralises avant 1996 et maintenus ltat.

HFC : hydrofluorocarbure HCFC : hydrochlorofluorocarbure types 141b

, 142b

, R22

, etc. HCC : hydrochlorocarbure type LBL2

CFC : chlorofluorocarbure.

(kg m 3 ) (W m 1 K 1 )

765 825

715775

665725

615675

565625

515575

465525

415475

365 425

7

10

13

15

19

24

29

10

13

15

20

25

30

28402540

25 402540



7/24/2019 42376210-be9860.pdf

13/21



BE 9 8 60

12


B5 - Mousse de polyurthane ou de polyisocyanurate

Plaques moules en continu entre deux parements souples et expansesavec des HCFC (

141b

) et (ou) aux pentanes ................................................... DTU 0,033

Plaques dcoupes dans des blocs mouls en continu, expanss avec desHCFC (

141b

) et (ou) aux pentanes................................................................... DTU 0,041

Plaques moules en continu injectes entre deux parements rigides(mtal, verre, etc.) :

expanss avec des HCFC (

141b

) ou du pentane....................................... DTU 0,033

expanss sans gaz occlus autre que lair................................................... DTU 0,037

Plaques moules en continu, projetes sur un parement rigide (pltre, dri-vs du bois, etc.), expanses avec des HCFC (

141b

) et (ou) aux pentanes . DTU 0,035

Plaques moules en continu ou dcoupes dans des blocs mouls expan-ss sans gaz occlus autre que lair................................................................... DTU 0,040

Plaques conformes la norme NF T 56-203, dcoupes dans des blocsmouls en discontinu (1) :

rfrence AD................................................................................................. 0,030

rfrence BD................................................................................................. 0,030

rfrence CD................................................................................................. DTU 0,035

rfrence DD................................................................................................. 0,035

rfrence ED................................................................................................. 0,040

rfrence FD ................................................................................................. 0,045

Plaques conformes la norme NF T 56-203, dcoupes dans des blocsmouls en discontinu (1) :

rfrence AC................................................................................................. 0,030

rfrence BC................................................................................................. 0,030

rfrence CC................................................................................................. 0,035

rfrence DC................................................................................................. DTU 0,035

rfrence EC ................................................................................................. 0,035

rfrence FC ................................................................................................. 0,040

rfrence GC................................................................................................. 0,040

rfrence HC................................................................................................. 0,045

Plaques moules en continu (1)....................................................................... DTU 0,030

B6 - Mousse rigide de polychlorure de vinyle

Q2 .......................................................................................................................DTU

0,031

Q3 ....................................................................................................................... 0,034

B7 - Mousse phnolique rigide

Panneaux fabriqus en continu, expanss avec des HCFC (

141b

) et (ou)des HCC (

LBL2

) et (ou) aux pentanes..............................................................DTU

0,035

Panneaux fabriqus partir de mousse phnolique, mais nentrant pasdans la famille ci-dessus...................................................................................

0,050

B8 - Mousse souple dlastomre

Feuilles, bandes, coquilles................................................................................ ASTM C 534 0,042

Tableau 8 Classification des isolants cellulaires. Conductivits thermiques utiles

(daprs R gles Th-U [17], A STM [20])

et conductivits thermiques mesures moyennes (ACERMI) (suite)


(1) Ces produits sont viss par le rglement CEE, portant sur les substances qui appauvrissent la couche dozone. En consquence, les valeurs qui leur correspon-dent ne valent que pour les ouvrages ralises avant 1996 et maintenus ltat.

HFC : hydrofluorocarbure HCFC : hydrochlorofluorocarbure types 141b

, 142b

, R22

, etc. HCC : hydrochlorocarbure type LBL2

CFC : chlorofluorocarbure.

(kg m 3 ) (W m 1 K 1 )

2740

3765

3760

3760

3050

1530

3035

3540

4050

5060

6070

70100

2931

3133

3337

3746

4656

5666

6675

75100

2735

2535

3548

3045

3060

40100



7/24/2019 42376210-be9860.pdf

14/21



BE 9 8 60

13

Remplissage dune lame dair avec un matriau en vrac

Les matriaux sont mis en place dans la lame dair continue

verticale

par dversement manuel ou par injection la machine.Les rsistances thermiques des remplissages, donnes tableau 10

,sappliquent aux deux procds de mise en uvre.

talement sur un plancher haut dun matriau en vrac

Ces matriaux sont dposs sur les planchers hauts souscombles perdus

par dversement manuel ou par soufflage lamachine (tableaux 11

et 12

):

pour les planchers plats, on prcise la rsistance thermique R

de la couche dpose ;

pour les matriaux dverss manuellement, la rsistance ther-mique est exprime en fonction de lpaisseur de la couchedpose ; on donne galement, titre indicatif en absence de sp-cification prcise concernant la masse volumique du matriau, lamasse m

dpose par mtre carr de plancher ;

pour les matriaux dposs par soufflage la machine, la rsis-tance thermique est exprime en fonction de la masse dpose parmtre carr de plancher, surface des solives incluses lorsque le plan-cher en comporte ; on donne galement, titre indicatif, lpaisseur e

en centimtres de la couche dpose ; celle-ci ne peut pas, en rglegnrale, tre contrle, car ce procd est le plus souvent utilis encombles inaccessibles, de plus cette paisseur nest obtenue quaprsstabilisation, la plupart de ces produits se tassant dans le temps.

La masse volumique en uvre peut avoir une valeur diffrentesuivant que le matriau est dvers ou souffl la machine (casdes fibres de cellulose).

2.1.5 Superisolants

Il sagit de matriaux microporeux ou (et) sous vide. Leur principede fonctionnement a t expliqu au paragraphe 1.6 de larticle[BE 9 859]. Parmi ces matriaux, seulement les poudres de siliceultrafines ( fumed silica ) en vrac ou compactes sous forme de pla-ques sont commercialises. Les autres superisolants et, en particu-lier, l

arogel transparent ou translucide sous forme de plaquesmonolithiques

sont proposs et commercialiss, lheure actuelle,par les tablissements ASPEN systems, Inc., et CABOT Corporation.

(0)

Figure 16 Conductivit thermique du verre cellulaire

en fonction de la temprature (rsultats Pittsburgh Corning Europe)

Figure 17 Conductivit thermique dun panneau de polystyrne

en fonction de la temprature

(rsultats LN E)

Figure 18 Conductivit thermique de mousses souples

dlastomres en fonction de la temprature (daprs A STM C534)

80

100

120

60

40

20

0-- 200 -- 100 0 100 200 300 T (C)

(en10--

3Wm

--1

K--

1)

45

40

35

301510 20 25 30 T (C)

(en10--

3W

m--

1

K--1)

d=30 mm

=30 kg m3

40

50

60

30

20

100--50 --10--30 10 30 50 70 90 T (C)

(en10--

3W

m--

1

K--

1)

Figure 19 Conductivit thermique moyenne des polystyrnes

expanss en fonction de la masse volumique T

= 10 o

C

(rsultats AC ERM I)

55

50

45

40

35

300 105 15 20 25 3530 40 (kg m3)

(en10--

3W

m--

1

K--

1)



7/24/2019 42376210-be9860.pdf

15/21



BE 9 8 60

14


(0)

Tableau 9 Classification des isolants pulvrulents, nodulaires ou granulaire.Conductivits thermiques utiles (daprs Th-U [17], A STM [20])


C1

Silicate de calcium

: panneaux, blocs et coquilles ............................ CEN[courbe (T), figure 20] ASTM 0,05 0,06

C2

Plaques base de perlite expanse

Plaques comportant un pourcentage de perlite expans et de fibressuprieur 80 %................................................................................... DTU 0,062

0,0590,056

Plaques base de perlite expanse et de cellulose agglomrenentrant pas dans la famille ci-dessus .............................................. DTU 0,064

Perlite expanse en vrac...................................................................... ASTM0,035 0,045[courbe (T), figure 21]

C3

Vermiculite en vrac .............................................................................. DTU (tableaux 10 , 11)[courbe (T), figure 22] ASTM

0,058

C4 Granulat de verre cellulaire................................................................. DTU (tableau 10)

C5Laines minrales nodules en flocons en vrac : en fibres de roche ........................................................................... DTU (tableaux 11 , 12) en fibres de verre............................................................................ DTU 10

C6

Lige (panneaux) : expans pur ..................................................................................... DTU 0,049 expans agglomr au brai ou aux rsines synthtiques........... DTU 0,049

0,055C7 Fibres de cellulose en vrac .................................................................. DTU (tableau 11)

C8 Copeaux de mousse rigide de polychlorure de vinyle en vrac ........ DTU (tableau 10)

(kg m 3 ) (W m 1 K 1 )

200350240

220275180 220150180

140260

32 6565118

118176

901309017548 80598864967211288128

115 175

3050

100150100150

1502505070

3050

Tableau 10 Rsistance thermique obtenue (en m

2

K W

1

)

aprs remplissage, par dversement manuelou par injection la machine, dune lame dair verticale [19]

Isolantpaisseur moyenne de la lame dair (en cm )

3 4 5 6 7 8 9 10

Copeaux de mousse rigide base de polychlorure de vinyle....(masse volumique en uvre : 30 50 kg m

3

).............. .............. 1,1 1,35 1,55 1,8 2,0 2,2

Granulats de verre expans : granulomtrie 3/8..................................................................(masse volumique en uvre : 145 175 kg m

3

)0,45(1)

0,55(1)

0,7 0,85 1,0 1,15 1,3 1,45

granulomtrie 8/16................................................................(masse volumique en uvre : 125 155 kg m

3

).............. .............. 0,7 0,85 1,0 1,15 1,3 1,45

Vermiculite hydrofuge : granulomtrie 0,6/2,5............................................................(masse volumique en uvre : 125 175 kg m

3

)0,4 0,5 0,65 0,75 0,85 0,95

(1) Pour ces paisseurs, seule la granulomtrie 3/8 doit tre employe.



7/24/2019 42376210-be9860.pdf

16/21



BE 9 8 60

15

(0)

(0)

Tableau 11 Rsistance thermique (en m

2

K W

1

)

obtenue aprs dversement manuelsur plancher plat (daprs Th-U [17])(1)

Isolant paisseur moyenne de la couche dpose (en cm )

5 7,5 10 12,5 15 17,5 20

Copeaux de mousse de polychlorure de vinyle

.........................(masse volumique en uvre : 30 50 kg m

3

)1,1(2)

1,7(3)

2,3(4)

2,8(5)

3,4(6)

4,0(7)

4,5(8)

Fibres de cellulose

.........................................................................(masse volumique en uvre : 50 70 kg m

3

)1,0(3)

1,5(4,5)

2,0(6)

2,5(7,5)

3,0(9)

3,5(10,5)

4,0(12)

Granulats de verre expans :

granulomtrie 3/8.................................................................(masse volumique en uvre : 145 175 kg m

3

)0,7(8)

1,1(12)

1,4(16)

1,8(20)

2,1(24)

2,5(28)

2,9(32)

granulomtrie 8/16...............................................................(masse volumique en uvre : 125 155 kg m

3

)1,1

(10,5)1,4(14)

1,8(17,5)

2,1(21)

2,5(24,5)

2,9(28)

granulomtrie 16/25.............................................................

(masse volumique en uvre : 115 145 kg m

3

)

0,8(10)

1,1(13)

1,4(16)

1,7(19,5)

1,9(23)

2,2(26)

Vermiculite : granulomtries infrieures 4

..............................(masse volumique en uvre : 90 130 kg m

3

)0,7

(5,5)1,1(8)

1,5(11)

1,9(14)

2,2(16,5)

2,6(19)

3,0(22)

(1) La massem

dpose (en kg m

2

) est donne titre indicatif, entre parenthses.

Tableau 12 Rsistance thermique (en m

2

K W

1

)

obtenue aprs soufflage la machine sur plancher plat (daprs Th-U [17])(1)

IsolantMasse moyenne dpose (en kg p ar m

2

de plancher)

2 3 4 5 6 7 8

Copeaux de mousse de polychlorure de vinyle......................................................... 1,1 1,7 2,3 2,8 3,4 4,0 4,5Fibres de cellulose (2)(3) (5) (7,5) (10) (12,5) (15) (17,5) (20)Laines de laitier ou de roche (2)(masse volumique en uvre des 3 matriaux : 30 50 kg m 3 )

Masse moyenne dpose

(en kg par m

2

de plancher)

1,0 1,3 1,6 1,9 2,2 2,5 2,8 3,1

Laine de verre nodule en flocons (4)(

Isolne

)......................................................... 1,9 2,5 3,0 3,6 4,2 4,7 5,3 5,8(masse volumique en uvre

9 kg m

3

) (11) (15) (18) (22) (25) (28) (32) (35)

Masse moyenne dpose

(en kg p ar m

2

de plancher)

7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5

Granulats de verre expans :

granulomtrie 3/8.................................................................................................

(masse volumique en uvre : 145 175 kg m

3

)

0,7

(5)

0,9

(6)

1,1

(8)

1,3

(9)

1,6

(11)

1,8

(13)

2,0

(14) granulomtrie 8/16...............................................................................................(masse volumique en uvre : 125 155 kg m

3

) 1,0

(7)1,3(9)

1,5(11)

1,8(12)

2,0(14)

2,3(16)

granulomtrie 16/25.............................................................................................(masse volumique en uvre : 115 145 kg m

3

) 0,9

(8)1,1(10)

1,3(12)

1,5(13)

1,7(15)

1,9(17)

Vermiculite : granulomtries infrieures 4...............................................................(masse volumique en uvre : 90 130 kg m

3

)1,0(7)

1,4(9)

1,7(11)

2,0(14)

2,4(16)

2,7(18)

3,0(20)

(1) Lpaisseurd

(en cm) de la couche dpose est donne titre indicatif, entre parenthses.(2) Pour ces matriaux, lpaisseur donne est celle obtenue aprs stabilisation ; lpaisseur lapplication tant approximativement gale 1,2 fois lpaisseur

la stabilisation.(3) Lapplication de ce matriau relve de la procdure de lAvis technique.(4) La laine de verre nodule ne fait pas partie du classement DTU actuellement en vigueur, mais ce matriau bnficie dunAvis technique(valuation de lapti-

tude lemploi +performance du produit en uvre) dlivr par le CSTB.



7/24/2019 42376210-be9860.pdf

17/21



Les conductivits thermiques mesures ou calcules de cesmatriaux sont prsentes dans le tableau 13 .Les valeurs de sont donnes la temprature ambiante (300 K) la pressionatmosphrique et basse pression (pour un vide de 1 40 mbar).Les variations de avec la masse volumique et la temprature sontcompltes sur les figures 23 , 24 et 25 . On remarque que laro-gel de silice en plaques monolithiquesprsente une masse volu-mique optimale pour laquelle le atteint la valeur la plus basse detous les isolants pression atmosphrique soit 0,013 W m1 K1.La transparence de ce matriau le rend particulirement intres-

sant dans le domaine du btiment pour les doubles vitrages hautpouvoir disolation.

La figure 26 rappelle lintrt des laines de verre de faiblesmasses volumiques basses pressions de gaz interstitiel (1 10 mbar) condition de les utiliser dans des espaces confins

tanches [28]. (0)(0)

2.1.6 Capacit thermique volumique

Les mesures directes de la capacit thermique massique ouvolumique (cp)* des isolants constitus de milieux htrognes deux phases reprsentent un problme dlicat. Les rsultats demesure sont rares et discutables, les conditions de mesure tantmal dfinies et la normalisation inexistante. Le plus souvent, lacapacit thermique volumique dun isolant ( pression constante)est obtenue par calcul, partir des capacits thermiques volu-miques des deux phases qui le constituent, laide de la relationqui exprime (cp)* [quation (1) de larticle [BE 9 859]. Dans cette

Figure 20 Conductivit thermique du silicate de calcium

en fonction de la temprature (daprs A STM C 533)

Figure 21 Conductivit thermique de la perlite en vrac


Figure 22 Conductivit thermique de la vermiculite en vrac


80

120100

140

60

40

20

00 15050 200100 250 300 350 400 450 T (C)

(en10--

3Wm

--1

K--

1)

Type II (T871 C)

Type I(T645 C)

50

55

45

65

70

60

40

35

300 105 15 20 30 4025 35 45 T (C)

(en10--

3W

m--

1

K--1

)

115,41

76,0kgm

3

65,611

8,4kgm

3

32,065,6kgm

3

80

100

60

40

20

0-- 100 -- 60-- 80 -- 40 -- 20 200 40 T (C)

(en10--

3W

m--

1

K--

1)

Figure 23 Conductivit thermique des arogels de silice

monolithique en fonction de la masse volumique,

temprature ambiante (daprs [45])

Figure 24 Conductivit thermique des arogels de silice

monolithique en fonction de la masse volumique

pour diffrentes tempratures (daprs [46])

20

10

050 100 250200

(en10--

3W

m--

1

K--

1)

(kg m3)

sous vide (30 50 mbar) pression atmosphrique

T=300 K

90

60

30

00 200100 300 400

(en10--

3W

m--

1

K--

1)

(kg m3)

900 K

700 K

500 K

300 K

c*p



7/24/2019 42376210-be9860.pdf

18/21



relation, les grandeurs (cp)set (cp)gse prtent mieux tre va-lues et leurs valeurs sont assez bien connues. Le tableau 14 donneles ordres de grandeur de , et cpde lair, comme gaz interstitiel,et de quelques matriaux en masse constituant la phase solide desisolants daprs [18].

titre dexemple dapplication, la variation de la capacit ther-mique volumique (cp)* des laines de verre en fonction de la

porosit est reprsente figure 27 . On peut constater que cettevariation est extrmement sensible aux variations relativement fai-bles de porosit.

Tableau 13 Classification des superisolants. Conductivits thermiques mesures

Isolant(W m 1 K1)T= 300 K

p= 1 bar p< 1 bar

D1

Arogel de silice plaques monolithiques[45] : = 30 50 mbar(1)

dimensions : 0,40 0,40 0,02 (m3) ...................................................... 230 0,017 0,011

diamtres des pores : 1 100 nm .......................................................... 150 0,014 0,008

opacifiant : 5 % noir de fum.................................................................. 120 0,013 0,006

75 0,016 0,005

D2

Arogel de silice sous forme de poudre[47] : = 1 mbar

diamtres des particules 50 m.......................................................... 150 0,020

diamtres des pores : 1 100 nm.......................................................... 0,008

D3

Poudre de silice ultrafine(fumed silica) 200 400 0,023

Plaques obtenues par compactage de la poudre renforce avec des fibrescramiques (MICROTHERM) :

surface ....................................................................... paisseur 0,003 0,030 m ......................................................................

diamtre des particules 0,1 m ..........................................................

opacifiant : 15 30 % TiO3......................................................................

D4

Poudres et laine minrales sous vide: 1 mbar

perlite [47] ................................................................................................ 150 0,060 0,010

laine de verre [28] ................................................................................... 24 0,035 0,007

(1) Les notations en gras dsignent les pressions de lair interstitiel et les conductivits thermiques optimales.

(kg m 3 )

p

p

0,9 0,30 m2 ( )

p

Tableau 14 Ordres de grandeur de etc

p

(

T

= 10o

C)pour des substances constituant les deux phases

dun isolant [18]

c

p

(kg m

3

) (W m

1

K

1

) (J kg

1

K

1

)

Air 1,20 0,025 1 008

Basalte, roches ........ 2 700 3 000 1,6 1 000Verre sodocalcique.. 2 500 0,80 1 000Quartz....................... 2 300 1,40 700Noprne ................. 1 240 0,23 2 140Polycarbonates ........ 1 200 0,21 1 200Polyttrafluorothy-lne (PTFE)............... 2 200 0,23 1 000Polychlorurede vinyle (PVC) ........ 1 390 0,18 900

Polystyrne .............. 1 050 0,18 1 300Mousse phnolique(PF)............................ 1 400 1 800 0,3 0,7 1 200Polyurthane (PUR). 1 200 0,25 1 800

,

Figure 25 Conductivit thermique de poudre de silice ultrafine

(compact en panneau) en fonction de la temprature.

Comparaison avec le silicate de calcium et la couche dair

0,18

0,14

0,16

0,12

0,1

0,06

0,02

0,04

0,08

00 200 400 600 800 T (C)

(W m--1 K--1)

Silicate de calciumCouche d'air immobile(en absence de transfert par rayonnement)Poudre de silice ultrafine (panneaux)



7/24/2019 42376210-be9860.pdf

19/21



BE 9 8 60

18


La nouvelle rglementation RT2000, rgles Th-U [17] indiquepour chaque isolant pris en considration sa capacit thermiquemassique c

p

, exprime en J kg

1

K

1

.

2.2 Proprits daptitude lemploi.Critres de choix des isolants

2.2.1 Proprits ISOLE

La certification ACERMI

[48] propose cinq groupes de propritsphysiques permettant dtablir quantitativement et de classer parniveaux diffrents, le profil daptitude lemploi dun isolant. Lescinq groupes de proprits sont dsigns par le sigle ISOLE. Lasignification du sigle et de chaque groupe de proprits ainsi queles grandeurs physiques associes sont cites ci-aprs.

Nous avons conserv la terminologie, les symboles et les unitsdfinis dans les documents ACERMI (CSTB-LNE) dfinissant lesproprits ISOLE.

I Proprits mcaniques en compression

(incompressibilit) :elles sont dfinies par :

dformation relative

sous une pression de 100 Papar rapport une pression initiale de 50 Pa ;

C

=

d

0

d dformation absolue

(perte dpaisseur) aprslapplication progressive, par paliers, dune pres-sion de 0,01 MPa jusqu 0,04 MPa (NF P 75-301).

S Stabilit dimensionnelle :

elle est dfinie par les mouvementsdiffrentiels, de retrait ou de gonflement sous linfluence de latemprature et de lhumidit. On dfinit :

S

n

(m/m) variation dimensionnelle naturelle

(retrait ou

gonflement) irrversible, 20o

C et 65 % HR par rapport ltat initial de lisolant au moment o il estcommercialis ;

S

f

(m/m) variation dimensionnelle force

(retrait ou gon-flement) irrversible, 20 o

C et 65 % HR aprs passage la temprature de 70 o

C pendant 7 jours ;

V

HR

(m/m) variation dimensionnelle (retrait ou gonflement)irrversible

sous linfluence de lhumidit (entre 20 o

C 15 % HR et 20 o

C 90 % HR) ;

(m m

1

K

1

) coefficient de dilatation thermique ;

G

(Pa) module dlasticit transversale (de cisaillement).

O Comportement leau

: il est dfini par la variation relativedpaisseur, lhygroscopicit, la non-hydrophilie et limperma-bilit :

variation relative dpaisseur sous leffet delhumidification partielle par aspersion deau ;

d

i

paisseur initiale (sous charge de 5 daN/m

2

) ;

d

h

paisseur aprs humidification partielle etschage (NF B 20-101).

Hygroscopicit :

variation de la quantit deau adsorbe par liso-lant son tat dquilibre hydrique avec deux ambiances dhumi-dit relative conventionnelles (15 % HR et 90 % HR) tempratureconstante (20 o

C) (mthode des isothermes dadsorption).

Non-hydrophilie :

aptitude de lisolant plac au contact de leau nabsorber celle-ci par gravit ou capillarit quen quantit consi-dre comme ngligeable.

Impermabilit :

aptitude de lisolant ne pas tre travers par

leau sous faible pression (NF P 75-302).

L Proprits mcaniques utiles en cohsion et flexion : elles sontdfinies par les rsistances la traction et la flexion :

F

L

(N) force de rupture par traction parallle auxfaces ;

P

(N) poids de 10 m disolant pour les produits enrouleau ou 3 panneaux ;

D

(m) flexion sous poids propre ;

(MPa) rsistance la traction perpendiculaire auxfaces ;

avec

F

R

(N) force de rupture,

S

(m

2

) section de rupture,

A

r

(%) allongement la rupture.

E comportement aux transferts de vapeur deau : il est dfini par

la permance la vapeur deau P (en mg m

2

h

1

Pa

1

) :

avec

Z

(m

2

h Pa mg

1

) rsistance la diffusion de lavapeur deau,

air

(mg m

1

h

1

Pa

1

) permabilit de lair la vapeurdeau,

indice de rsistance la diffusionde la vapeur deau,

d(m) paisseur du produit.

Z

,

air

et

sont dtermins selon [77].

Figure 26 Conductivit thermique dune laine de verre

en fonction de la pression

et de la nature du gaz interstitiel (

T

= 0 o

C) (daprs [28])

Figure 27 Variation de la capacit thermique volumique

quivalente des laines de verre en fonction de la porosit

30

20

10

610--3 10--2 10--1 1 10 100

(en10--

3Wm

--1

K--

1)

p(mm Hg)

Air

ArCO2

1 mm Hg =133,32 Pa

( 24 kg m 3 )

200

150

100

50

00,92

0,95 0,970,94

0,930,96 0,98

0,991

(cp

)*(Jm--

3

K--

1)

Porosit

d0---------

dHdi dh

di-------------------=

RtFRS--------=

P 1Z-----

aird----------= =



7/24/2019 42376210-be9860.pdf

20/21



BE 9 8 60

19

2.2.2 Critres de choix des isolants

Nous ne considrons dans ce paragraphe que les isolants uti-liss dans le domaine du btiment [49].

Le principal critre de choix des isolants est reprsent par leur

pouvoir isolant.

Celui-ci doit tre garanti par la mise en uvre etlinstallation du matriau dans un espace confin et tanche assu-rant la conservation de son tat initial. Les conditions idales nepeuvent pas tre remplies dans tous les cas. Choisir un isolantimplique de considrer lensemble des contraintes auxquelles ilsera soumis afin dassurer son efficacit dans le temps.

Dautres critres de choix doivent donc tre pris enconsidration. Ils reprsentent en France lensemble des perfor-mances associes aux proprits daptitude lemploi ISOLE( 2.2.1).

Les niveaux de performance, pour chaque groupe de propritsISOLE, sont les suivants.

Proprits I (incompressibilit, figure28a) :

Proprits S (stabilit dimensionnelle, figure

28

b

) :

en outre :

en outre :

en outre :

avec

S

n

stabilit naturelle 20 o

C,

V

HR

stabilit suivant lhumidit de lair,

S

f

stabilit aprs 7 jours 70 o

C,

suivant

.

Proprits O (comportement leau, figure

28

c

) :

avec hygroscopicit

L2D0,12m

L3

R

t0,05MPa

A

r 1,5 %

L4

R

t0,18MPa

A

r1%



7/24/2019 42376210-be9860.pdf

21/21



BE 9 8 60

20


Proprits E (permance la vapeur deau, figure 28

e

) :

Ces niveaux de performances fixent les limites minimales admis-sibles pour chaque grandeur physique, fonction de lemploicomme on peut le voir dans les quelques exemples courants pr-sents dans le tableau

15

.

2.2 .3 Proprits physiques normalisesdes isolants (spcifications)

Les proprits physiques et les mthodes de mesures associes,pour certains types disolants et selon leur emploi

, sont normali-ses sur le plan national et international. Les proprits peuventservir au classement des isolants qui peut tre diffrent dun pays lautre, ce qui rend difficile le choix de ces valeurs dans untableau de synthse [Doc. BE 9 862]. Par contre, les activits denormalisation dans le cadre du CEN ont conduit une harmonisa-tion au plan europen des spcifications des isolants dans ledomaine du btiment et une rglementation unique.

2.2.4 Scurit incendie

La raction au feu

et la rsistance au feu

constituent des propri-ts daptitude lemploi supplmentaires des isolants thermiques.Les caractristiques physiques associes ces proprits, lesmthodes de mesure et le classement des matriaux suivant leur

facilit dinflammation nest pas trait dans cet article.

Nota : en France, les matriaux sont classs au point de vue raction au feu en5 classes : M0 matriaux incombustibles ; M1 M4 matriaux combustibles ; M1 noninflammable ; M2 difficilement inflammable ; M3 moyennement inflammable ; M4 facile-ment inflammable.

Pour cet aspect particulier et trs important du comportementdes matriaux, voir [50] [51].

Tableau 15 Cas des murs et parois verticales (daprs [49]

)

. Exemples dusage des proprits ISOLE

Repre Emploi I S O L E

Isolation intrieure de parois lourdes (D TU 20.1 et 23.1) (1)

1

Isolant derrire cloison de doublage :

mur de type II ou III................................................................................................... 1 1 2 2 1 4

mur de type I ou IV................................................................................................... 1 1 1 2 1 4

2

Isolant contrecoll en usine une ou deux plaques de pltre :

complexe P1 avec EPS (polystyrne expans)....................................................... 1 2 2 3 2

autres complexes (2) ................................................................................................ 1 2 2 3 3

Isolation extrieure de parois lourdes

3 Isolant insr dans un bardage rapport, bardage traditionnel (2)............................... 1 1 2 2 1

4 Isolant insr dans un revtement attach en pierre mince (DTU 55.2)....................... 1 1 2 2 1

5 Isolant EPS coll et recouvert dun enduit mince arm ou hydraulique(2) ................. 2 4 3 4 2

Isolation incorpore ou position intermdiaire

6 Isolant insr dans un double mur (DTU 20.1) (3) .......................................................... 1 1 2 2 1 4

7Isolant entre ossatures (bois, mtal, bton) et parois lgres (DTU 31.2).................... 1 1 4 1 ou 2 1 ou 2 1 4

Isolant insr dans un bardage double peau.................................................................. 1 1 2 2 1 4

8 Isolant insr dans un panneau prfabriqu en bton avec entretoises ...................... 2 1 2 3 2

(1) Rfrences AFNOR : DTU P 10-202 et DTU P 18-210.(2) La dfinition des niveaux requis appartient, selon le cas, la Commission de normalisation comptente ou au Groupe spcialis (voir normes et Avis techni-

ques correspondants).(3) Rfrence AFNOR : DTU P 10-202.

Pour obtenir la certification ACERMI, les matriaux doivent auminimum atteindre le niveau 1 sur lensemble des propritsISOLE.

E1 P>2,25mg m 2 h 1 Pa 1

E2

0,45P2,25mg m 2 h 1 Pa 1

E3

0,113P0 45mg, m 2 h 1 Pa 1

E4

0,0075P0 113 mg, m 2 h 1 Pa 1

E5

P 0,0075 mg m 2 h 1 Pa 1


42376210-be9860.pdf

Documents

Transcript of 42376210-be9860.pdf