Applications des isolants thermiques
Vêtements
Le but des vêtements est similaire. Les propriétés isolantes des vêtements proviennent des propriétés isolantes de l’air. Les gaz possèdent des propriétés de conduction thermique médiocres comparées aux liquides et aux solides et constituent donc un bon matériau isolant s’ils peuvent être piégés (par exemple dans une structure semblable à une mousse). L’air et les autres gaz sont généralement de bons isolants. Mais le principal avantage est l’absence de convection. Sans vêtements, nos corps dans un air calme réchaufferaient l’air au contact direct de la peau et retrouveraient rapidement un confort raisonnable car l’air est un très bon isolant. Il faut l’ajouter, même dans ce cas, l’air circulera par convection naturelle. En convection naturelle , l’air qui entoure le corps reçoit de la chaleur et par dilatation thermiquedevient moins dense et monte. La dilatation thermique de l’air joue un rôle crucial. En d’autres termes, les composants plus lourds (plus denses) vont tomber, tandis que les composants plus légers (moins denses) augmentent, entraînant un mouvement d’air en vrac.
Dans le vent, l’air chaud entourant notre corps serait remplacé par de l’air froid, ce qui augmenterait la différence de température et la perte de chaleur du corps. Les vêtements constituent une barrière à cet air en mouvement. Le principal avantage est l’absence de convection à grande échelle. De plus, les vêtements sont fabriqués à partir de matériaux qui sont généralement de bons isolants. De nombreux matériaux isolants (par exemple la laine) fonctionnent simplement en ayant un grand nombre de poches remplies de gaz qui empêchent la convection à grande échelle . L’alternance de la poche de gaz et du matériau solide fait que la chaleur doit être transférée à travers de nombreuses interfaces, ce qui entraîne une diminution rapide du coefficient de transfert de chaleur.
Isolation du bâtiment
Afin de minimiser les pertes de chaleur dans l’industrie et dans la construction de bâtiments, l’isolation thermique est largement utilisée. L’isolation thermique a pour objectif de réduire le coefficient de transfert thermique global en ajoutant des matériaux à faible conductivité thermique. L’isolation thermique des bâtiments est un facteur important pour le confort thermique de ses occupants. L’isolation thermique réduit les pertes thermiques indésirables et réduit également les gains thermiques indésirables. Par conséquent, l’isolation thermique peut réduire les besoins en énergie des systèmes de chauffage et de refroidissement. Il faut l’ajouter, il n’y a pas de matériau qui puisse complètement empêcher les pertes de chaleur, les pertes de chaleur ne peuvent être que minimisées.
De même que pour les vêtements, l’isolation thermique est basée sur des matériaux à faible conductivité thermique et sur sa géométrie (par exemple, les fenêtres à double vitrage). Les propriétés isolantes de ces matériaux proviennent des propriétés isolantes de l’air. De nombreux matériaux isolants (par exemple la laine) fonctionnent simplement en ayant un grand nombre de poches remplies de gaz qui empêchent la convection à grande échelle . La géométrie de ces matériaux joue également un rôle crucial. Par exemple, augmenter la largeur de la couche d’air, par exemple en utilisant deux vitres de verre séparées par un intervalle d’air, réduira davantage la perte de chaleur que d’augmenter simplement l’épaisseur du verre, car la conductivité thermique de l’air est bien inférieure à celle du verre. .
