Qu’est-ce que l’isolation de grenier – Isolation de toiture – Définition

Il existe deux types d’isolation en mousse pulvérisée:

• Mousse à cellules fermées . Les mousses à cellules fermées sont de meilleurs isolants. Leurs cellules à haute densité sont fermées et remplies d’un gaz qui aide la mousse à se dilater pour remplir les espaces autour d’elle. La mousse à cellules fermées est très résistante et renforce structurellement la surface isolée.
• Mousse à cellules ouvertes . Les cellules en mousse à cellules ouvertes ne sont pas aussi denses et sont remplies d’air, ce qui donne à l’isolation une texture spongieuse. La mousse à cellules ouvertes est poreuse, permettant à la vapeur d’eau et à l’eau liquide de pénétrer l’isolation. D’un autre côté, les mousses à alvéoles ouvertes permettront au bois de structure de respirer et elles sont environ deux fois efficaces comme barrière acoustique.

Les matériaux d’isolation en mousse disponibles comprennent:

• Cimenteux
• Phénolique
• Polyisocyanurate
• Polyuréthane .

La plupart sont généralement fabriqués avec du polyuréthane ou de l’isocyanate. Les mousses de ciment sont similaires et peuvent être appliquées de manière similaire mais ne se dilatent pas. Ces mousses ont une résistance au feu plus élevée que les mousses de polyuréthane ou d’isocyanate.

Matériaux d’isolation

Comme cela a été écrit, l’ isolation thermique est basée sur l’utilisation de substances à très faible conductivité thermique . Ces matériaux sont appelés matériaux d’isolation . Les matériaux isolants courants sont la laine, la fibre de verre, la laine de roche, le polystyrène, le polyuréthane et la plume d’oie, etc. Ces matériaux sont de très mauvais conducteurs de chaleur et sont donc de bons isolants thermiques.

Il faut ajouter que l’isolation thermique repose principalement sur la très faible conductivité thermique des gaz. Les gaz possèdent de mauvaises propriétés de conduction thermique par rapport aux liquides et aux solides et constituent donc un bon matériau d’isolation s’ils peuvent être piégés (par exemple dans une structure semblable à de la mousse ). L’air et les autres gaz sont généralement de bons isolants. Mais le principal avantage est en l’ absence de convection . Par conséquent, de nombreux matériaux d’isolation (par exemple le polystyrène) fonctionnent simplement en ayant un grand nombre de poches remplies de gaz qui empêchent la convection à grande échelle . Dans tous les types d’isolation thermique, l’évacuation de l’air dans l’espace vide réduira encore la conductivité thermique globale de l’isolant.

L’alternance de la poche de gaz et du matériau solide fait que la chaleur doit être transférée à travers de nombreuses interfaces provoquant une diminution rapide du coefficient de transfert de chaleur.

Pour les matériaux d’isolation , trois catégories générales peuvent être définies. Ces catégories sont basées sur la composition chimique du matériau de base à partir duquel le matériau isolant est produit.

En outre, il existe une brève description de ces types de matériaux d’isolation.

Matériaux d’isolation inorganiques

Comme le montre la figure, les matériaux inorganiques peuvent être classés en conséquence:

• Matériaux fibreux
  • Laine de verre
  • Laine de roche
• Matériaux cellulaires
  • Silicate de calcium
  • Verre cellulaire

Matériaux d’isolation organique

Les matériaux d’isolation organique traités dans cette section sont tous dérivés d’une charge pétrochimique ou renouvelable (biosourcée). Presque tous les matériaux isolants pétrochimiques sont sous forme de polymères. Comme le montre la figure, tous les matériaux d’isolation pétrochimiques sont cellulaires. Un matériau est cellulaire lorsque la structure du matériau est constituée de pores ou de cellules. D’autre part, de nombreuses plantes contiennent des fibres pour leur résistance, donc presque tous les matériaux d’isolation biosourcés sont fibreux (à l’exception du liège expansé, qui est cellulaire).

Les matériaux d’isolation organiques peuvent être classés en conséquence:

• Matériaux pétrochimiques (dérivés du pétrole / charbon)
  • Polystyrène expansé (EPS)
  • Polystyrène extrudé (XPS)
  • Polyuréthane (PUR)
  • Mousse phénolique
  • Mousse de polyisocyanurate (PIR)
• Matériaux renouvelables (d’origine végétale / animale)
  • Cellulose
  • Liège
  • Woodfibre
  • Fibre de chanvre
  • Laine de lin
  • Laine de mouton
  • Isolation en coton

Autres matériaux d’isolation

• Verre cellulaire
• Aérogel
• Panneaux à vide

Exemple d’isolation – laine de verre

La laine de verre (connue à l’origine sous le nom de fibre de verre) est un matériau isolant fabriqué à partir de fibres de verre disposées à l’aide d’un liant dans une texture similaire à la laine. La laine de verre et la laine de roche sont produites à partir de fibres minérales et sont donc souvent appelées «laines minérales». La laine minérale est un nom général pour les matériaux fibreux qui sont formés par filage ou étirage de minéraux fondus. Laine de verreest un produit de four en verre fondu à une température d’environ 1450 ° C. À partir du verre fondu, les fibres sont filées. Ce processus est basé sur la filature du verre fondu dans des têtes de filature à grande vitesse, un peu comme le processus utilisé pour produire de la barbe à papa. Lors du filage des fibres de verre, un liant est injecté. La laine de verre est ensuite produite en rouleaux ou en plaques, avec différentes propriétés thermiques et mécaniques. Il peut également être réalisé sous forme de matériau pouvant être pulvérisé ou appliqué en place, sur la surface à isoler.

Les applications de la laine de verre comprennent l’isolation structurelle, l’isolation des tuyaux, la filtration et l’insonorisation. La laine de verre est un matériau polyvalent qui peut être utilisé pour l’isolation des murs, des toits et des sols. Il peut s’agir d’un matériau de remplissage lâche, soufflé dans les greniers ou, avec un liant actif pulvérisé sur la face inférieure des structures. Lors de l’installation de la laine de verre, celle-ci doit être maintenue sèche à tout moment, car une augmentation de la teneur en humidité entraîne une augmentation significative de la conductivité thermique.

Exemple – Perte de chaleur à travers un mur

Les murs constituent une source majeure de perte de chaleur dans une maison. Calculez le taux de flux de chaleur à travers un mur de 3 mx 10 m (A = 30 m ² ). Le mur a une épaisseur de 15 cm (L ₁ ) et il est fait de briques avec une conductivité thermique de k ₁ = 1,0 W / mK (mauvais isolant thermique). Supposons que les températures intérieure et extérieure sont de 22 ° C et -8 ° C et que les coefficients de transfert de chaleur par convection sur les côtés intérieur et extérieur sont h ₁ = 10 W / m ² K et h ₂ = 30 W / m ²K, respectivement. A noter que ces coefficients de convection dépendent fortement notamment des conditions ambiantes et intérieures (vent, humidité, etc.).

1. Calculez le flux de chaleur ( perte de chaleur ) à travers ce mur non isolé.
2. Supposons maintenant une isolation thermique sur le côté extérieur de ce mur. Utilisez une  isolation en laine de verre de 10 cm d’épaisseur (L ₂ ) avec une conductivité thermique de k ₂ = 0,023 W / mK et calculez le flux de chaleur ( perte de chaleur ) à travers ce mur composite.

Solution:

Comme cela a été écrit, de nombreux processus de transfert de chaleur impliquent des systèmes composites et impliquent même une combinaison de conduction et de convection . Avec ces systèmes composites, il est souvent commode de travailler avec un coefficient global de transfert de chaleur , connu comme un facteur U . Le facteur U est défini par une expression analogue à la loi de Newton du refroidissement :

Le coefficient global de transfert de chaleur est lié à la résistance thermique totale et dépend de la géométrie du problème.

1. mur nu

En supposant un transfert de chaleur unidimensionnel à travers la paroi plane et sans tenir compte du rayonnement, le coefficient de transfert de chaleur global peut être calculé comme suit:

Le coefficient global de transfert de chaleur est alors:

U = 1 / (1/10 + 0,15 / 1 + 1/30) = 3,53 W / m ² K

Le flux de chaleur peut alors être calculé simplement comme:

q = 3,53 [W / m ² K] x 30 [K] = 105,9 W / m ²

La perte de chaleur totale à travers ce mur sera:

q _perte = q. A = 105,9 [W / m ² ] x 30 [m ² ] = 3177 W

2. mur composite avec isolation thermique

En supposant un transfert de chaleur unidimensionnel à travers la paroi composite plane, aucune résistance de contact thermique et sans tenir compte du rayonnement, le coefficient de transfert de chaleur global peut être calculé comme suit:

Le coefficient global de transfert de chaleur est alors:

U = 1 / (1/10 + 0,15 / 1 + 0,1 / 0,023 + 1/30) = 0,216 W / m ² K

Le flux de chaleur peut alors être calculé simplement comme:

q = 0,216 [W / m ² K] x 30 [K] = 6,48 W / m ²

La perte de chaleur totale à travers ce mur sera:

q _perte = q. A = 6,48 [W / m ² ] x 30 [m ² ] = 194 W

Comme on peut le voir, un ajout d’isolant thermique entraîne une diminution importante des pertes de chaleur. Il faut l’ajouter, un ajout de la prochaine couche d’isolant thermique ne provoque pas de telles économies. Cela peut être mieux vu de la méthode de résistance thermique, qui peut être utilisée pour calculer le transfert de chaleur à travers les murs composites . Le taux de transfert thermique constant entre deux surfaces est égal à la différence de température divisée par la résistance thermique totale entre ces deux surfaces.