Conductivité thermique d’un isolant suivant la température
Dans cet exemple d’application, nous avons mesuré la conductivité thermique d’un isolant suivant la température. Pour cela, nous avons mesuré l’échantillon de référence NIST 1450d à différentes températures à l’aide de l’analyseur thermique LM.PLUS 305 de Stirolab.
L’échantillon de fibres de verre (NIST SRM 1450d) est un panneau isolant durable, polyvalent et thermiquement efficace constitué de minuscules fragments de verre, liés par des résines. Ces panneaux de fibres de verre peuvent être installés à l’extérieur des conduits d’air en tôle, ainsi que des boîtiers de distribution d’air des systèmes CVC (chauffage, ventilation et climatisation). Ils servent également de barrière, protégeant l’air en circulation de la poussière, de la saleté et des autres polluants. Les panneaux de fibres de verre sont disponibles en différentes épaisseurs, tailles et rigidités, en fonction de leur domaine d’utilisation. Ces panneaux isolants constituent non seulement une barrière thermique contre les variations de température extérieure, mais également une isolation acoustique contre les bruits causés par les vibrations dans le système CVC.
Le LM.PLUS 305 est un appareil de mesure de la conductivité thermique des matériaux d’isolation et de construction, développé par la société Stirolab. Il vous permet de réaliser des mesures précises et fiables sur vos échantillons.
Mesure de la conductivité thermique d’un isolant suivant la température avec le LM.PLUS
À l’aide du LM.PLUS 305 (Heat Flow Meter), analyseur thermique pour la mesure de conductivité thermique des matériaux isolants, des ingénieurs ont mesuré la conductivité thermique globale du panneau de fibres de verre « Standard Reference Material® » (SRM) 1450d du National Institute of Standards & Technology (NIST). Ils ont réalisé des mesures à différentes températures. L’objectif de cette expérience était de confirmer la précision du LM.PLUS 305, dans et hors de la plage de température certifiée du SRM 1450d ; la précision de mesure annoncée du LM.PLUS 305 étant d’au moins 3%. Le National Institute of Standards & Technology (NIST) fournit aux chercheurs des matériaux de référence normalisés (Standard Reference Material – SRM) permettant de réaliser des mesures de conductivité thermique précises et reproductibles. Les SRM sont des matériaux ayant des conductivités thermiques et des résistances thermiques connues et traçables. Ces SRM servent généralement à améliorer ou à vérifier l’exactitude et la précision des analyseurs thermiques.
Mise en place d’un essai de conductivité thermique d’un isolant suivant la température avec le LM.PLUS
Pour commencer, l’échantillon NIST 1450d a été placé dans l’enceinte du LM.PLUS 305. Le gradient de température imposé entre les plaques (ex : -5°C à 15°C) a ensuite été établi et la plaque supérieure a été abaissée à hauteur de l’échantillon à l’épaisseur souhaitée (25,3 mm). À températures constantes mais distinctes, les plaques du LM.PLUS 305 établissent un flux de chaleur unidimensionnel et constant à travers l’échantillon. Les fluxmètres intégrés dans chaque plaque mesurent ensuite la température de part et d’autre de l’échantillon. Les transducteurs de flux de chaleur collectent les données de transfert de chaleur résultantes. En calibrant correctement l’appareil avec un échantillon référence et en mesurant la température des plaques ainsi que leur espacement, la loi de Fourrier nous permet de calculer la conductivité thermique. D’après le NIST, les valeurs de conductivité thermique certifiées du SRM 1450d sont données par la relation λ = 1,10489.10-4 T, où T représente la valeur moyenne de mesure en Kelvin, valable sur la plage 280K – 340K, soit 6,85°C – 66,85°C.
Graphique 1. Mesures de la conductivité thermique entre -10°C et 65°C de l’échantillon référence NIST SRM 1450d avec le LM.PLUS 305. NB : le certificat de calibration est établi pour des températures entre 6,9°C et 66,9°C.
Résultats des essais de conductivité thermique d’un isolant suivant la température
Comme le montre le Graphique 1 ci-dessus, les valeurs de conductivité thermique mesurées au LM.PLUS 305 sur l’échantillon référence SRM 1450d entre -10°C et 65°C sont très proches des valeurs données par le certificat de calibration NIST. La précision de ces essais est inférieure à 3%, comme annoncée par Stirolab. Cette expérience illustre l’importance de réaliser des mesures efficaces et précises de la conductivité thermique pour faire avancer la recherche sur les instruments et les matériaux de conductivité thermique. Le LM.PLUS 305 est une méthode simple et rapide permettant de déterminer les conductivités thermiques de vos matériaux à partir d’une seule mesure en régime permanent. Comme le montrent les résultats, les utilisateurs peuvent s’attendre à une grande précision (3%) avec cette technique de mesure normée.
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