Impact of severe service conditions on the performance of thermal insulation for different types of sandwich panels

• Auteur / Autrice : Naris Pratinthong
• Direction : Lucien Elegant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice2000-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Condensation

Isolation thermique

Résumé

Les exigences en termes d’économie d’énergie imposent un renforcement de l’isolation thermique qui a pour conséquence de modifier fortement les transferts d’humidité dans les parois, humidité qui peut altérer les performances et la durabilité des isolants. L’objet du travail de thèse est l’étude du comportement hygrothermique de panneaux sandwichs placés dans des conditions sévères en Guyane et Finlande. Pour cela, trois cabanes d’essai ont été construites et trois types d’isolants avec des épaisseurs comprises entre 80 et 150 mm ont été testés : une mousse de polyuréthane, une laine de verre et une laine de roche. Les panneaux de laine de verre et de laine de roche ont été réalisés en orientant les fibres perpendiculairement à la surface des tôles d’acier pour améliorer les propriétés mécaniques. Les cabanes ont des surfaces intérieures d’environ 10 m2 et sont équipées d’un système de climatisation. Au total, 195 sondes (température, humidité relative, teneur en eau, flux de chaleur, mouillage, conductivité thermique) ont été installées dans les panneaux sur les deux sites. Un système d’acquisition et de transmission de données spécifique à chaque site a été développé afin de pouvoir assurer une surveillance à distance. Parallèlement, la caractérisation des matériaux isolants a été effectuée en laboratoire. Sur les deux sites, la condensation apparaît sur la surface intérieure de la tôle et le transfert d’humidité est influencé par la direction du gradient de température. Les résultats obtenus sur les deux sites sont cohérents. La conductivité thermique des isolants varie avec la température et la teneur en eau mais ces variations restent acceptables.

The requirements in terms of energy saving impose a reinforcement of thermal insulation, this strongly influences the transfers of moisture in the walls, moisture which can degrade their performance and durability. The object of this thesis is to study the hygrothermal behaviour of the sandwich panels employed in sever conditions. For this, three test houses were built, one in French Guyana and two in Finland. Three types of insulations with a thickness of 50 and 150 mm were tested : polyurethane foam, glass wool, and rock wool. The rock wool and the glass wool panels were produced by turning their fibres perpendicularly to the surface of steel face sheet in order to improve mechanical properties of the products. The test houses have interior surfaces approximately 10m2 and are equipped with an air conditioning system. In total, 195 probes (temperature, relative humidity, water content, heat flow, wetness, thermal conductivity…) were installed in the panels on the two sites. A specific system of data acquisition at each site was developed and installed in order to be able to follow the measurements from a distance. In parallel, the characterization of the insulating materials was carried out in a laboratory. On the both sites, condensation appeared on the interior surface of steel face sheet. The transfer of moisture is strongly influenced by the directional variation in temperature, the results obtained from the two sites are coherent. The thermal conductivities of insulations varied with the temperature and the water content but these variations remained acceptable. The behaviours of the two mineral wools are closed but polyurethane foam seems less sensitive.