par / Darrell Peil, responsable du Développement commercial et des spécifications chez Knauf, Secteur commercial et industriel
Depuis des dizaines d’années, l’isolation des conduites joue un rôle essentiel, car elle améliore l’efficacité énergétique, la sécurité et le fonctionnement des systèmes mécaniques. Sans isolation, la consommation d’énergie est 85 à 90 % plus élevée*, la condensation et la prolifération microbienne deviennent incontrôlables, les systèmes chauds sont dangereux et les systèmes d’eau gèlent régulièrement.
Et pourtant, bien qu’il s’agisse d’une solution simple et rentable, offrant un retour sur investissement à très court terme, l’isolation des conduites est souvent négligée… jusqu’au moment où les problèmes surviennent.
Pourquoi isoler les conduites?
L’isolation des conduites remplit de multiples fonctions importantes :
Contrôle des processus
Le contrôle des pertes ou des gains de chaleur a pour fonction de conserver l’énergie. Si les contenus chauffés perdent moins de chaleur, ou si les contenus refroidis se réchauffent moins, la consommation d’énergie est réduite.
Exploitation économique des installations
La réduction des coûts énergétiques est probablement le principal argument en faveur de l’isolation des conduites. Elle est directement liée au ralentissement du transfert de chaleur décrit ci-dessus. En effet, réduire l’énergie utilisée pour chauffer ou refroidir le contenu des conduites permet de réaliser des économies financières.
Contrôle de la condensation
Une isolation d’épaisseur adéquate maintient la température de surface d’un système de conduites au-dessus de la température du point de rosée de l’environnement environnant. Un pare-vapeur haute performance doit également être appliqué à l’extérieur du système afin de ralentir la transmission de la vapeur d’eau.
Protection du personnel
L’un des rôles clés de l’isolation des conduites est d’assurer la sécurité sur le lieu de travail. De nombreux systèmes de conduites fonctionnent à des températures élevées pouvant présenter un risque de brûlure pour le personnel. Une isolation suffisamment épaisse réduit la température de surface du système de conduites, éliminant ou atténuant ainsi le risque de brûlure.
Lente congélation du contenu des systèmes de conduites
Les systèmes de conduites sont parfois installés dans des endroits soumis à des températures hivernales glaciales, ce qui peut causer de graves problèmes et entraîner des dépenses considérables si le contenu des conduites gèle pendant les périodes de faible débit ou d’arrêt complet. L’isolation n’empêche pas la congélation, mais elle retarde le moment où elle se produit, en ralentissant la perte de chaleur.
Contrôle acoustique
De nombreux matériaux d’isolation thermique contrôlent efficacement le transfert du son. L’isolation peut réduire le bruit transmis dans les espaces occupés par les systèmes de conduites, tels que les canalisations d’évacuation des eaux pluviales ou des eaux usées.
Sécurité incendie
Certains matériaux d’isolation des conduites ont des taux très faibles de propagation des flammes et de dégagement de fumée lorsqu’ils sont exposés au feu. La manière dont les matériaux réagissent au feu est très importante pour la sécurité globale des occupants d’un bâtiment.
Séquestration du carbone/décarbonation
Les matériaux utilisés pour isoler les conduites sont efficaces pour réduire les émissions de carbone liées à l’exploitation des bâtiments.
Types de matériaux d’isolation
Divers matériaux peuvent être utilisés pour isoler les conduites; chacun d’entre eux est adapté à des applications spécifiques :
- Fibres minérales : C’est le type de matériau le plus couramment utilisé, qui comprend la fibre de verre et la laine de roche/laitier.
- À base de minéraux : Le verre cellulaire, le silicate de calcium et la silice alcalino-terreuse offrent durabilité et résistance au feu.
- Mousse de caoutchouc synthétique : Mousse expansée souple à base de caoutchouc synthétique, disponible en versions à cellules fermées et ouvertes.
- Mousses à base de polymères : Ces mousses comprennent le polystyrène expansé/extrudé, le polyisocyanurate, la polyoléfine, la résine phénolique et la mélamine; chacune possède des propriétés remarquables de résistance thermique et à l’humidité.
Le choix du matériau approprié dépend des besoins spécifiques du projet, notamment en ce qui a trait au contrôle de la température, à la résistance à l’humidité et à la sécurité incendie. Afin de choisir les matériaux appropriés pour un projet, il est impératif de bien comprendre à quelle application ils sont destinés.
Principales caractéristiques de performance
Les principales caractéristiques de performance des isolants pour conduites sont généralement standardisées, à quelques variations près, liées aux propriétés particulières de certains matériaux ou catégories de matériaux. Ces caractéristiques sont détaillées dans les spécifications des normes ASTM pour chaque type de produit. Les caractéristiques abordées ici sont communes à tous les produits d’isolation pour conduites et font l’objet de méthodes d’essai normalisées par l’ASTM afin de valider ces propriétés essentielles.
Conductivité thermique : Mesure de base de la quantité d’énergie thermique conduite par un matériau, calculée pour une épaisseur standard sur une durée donnée, avec une température moyenne comprise entre la température de fonctionnement du système et la température de la surface extérieure de l’isolant. Cette propriété est testée selon la norme ASTM C335.
Plage de températures de service/d’utilisation continu(e) : La limite supérieure est testée selon la norme ASTM C411. En l’absence de norme industrielle, les limites de température minimale et de « pics » intermittents sont fixées par le fabricant. La température de service continu est le paramètre clé.
Propriétés de transport de l’eau et de la vapeur d’eau : L’absorption d’eau, l’adsorption et la transmission de la vapeur d’eau sont les paramètres habituellement utilisés pour évaluer la capacité d’un matériau à résister au passage et à la rétention de l’eau sous forme liquide ou de vapeur.
- ASTM E96 : Principal test pour la transmission de la vapeur d’eau.
- ASTM C1104 : Mesure la quantité d’eau absorbée par les matériaux d’isolation en fibres minérales dans un environnement fortement humide.
- ASTM C1763 : Évaluation de la rétention d’eau d’un matériau, dans des conditions d’immersion spécifiques.
Propriétés anti-incendie : Il y a deux principaux tests évaluant la résistance aux flammes.
- ASTM E84 : Norme la plus couramment utilisée pour évaluer comment un matériau réagit au feu. Mesure la propagation des flammes — la vitesse à laquelle le feu se propage à la surface du matériau — et le dégagement de fumée — la quantité de fumée produite lors de la combustion.
Obtenir de faibles indices, tant pour la propagation des flammes que pour la production de fumée, est essentiel, car cela améliore la sécurité des évacuations et minimise les dégâts en cas d’incendie. Bien que la norme ASTM E84 ne prévoie pas de critère de réussite ou d’échec, la plupart des codes du bâtiment exigent un indice de propagation des flammes inférieur ou égal à 25 et un indice de production de fumée inférieur ou égal à 50. Il est important de souligner qu’un produit ne peut pas « réussir » ce test; il reçoit simplement une note en fonction des mesures effectuées.
- ASTM E136 : Un autre test important, bien qu’il ne s’applique pas à tous les matériaux. Il permet d’identifier les matériaux qui ne contribuent pas à la combustion ou qui n’augmentent pas de manière significative la chaleur dégagée par un incendie ambiant. C’est une évaluation de type « réussite/échec », et les matériaux qui passent ce test sont généralement classés comme incombustibles.
Caractéristiques dimensionnelles : Les propriétés dimensionnelles sont essentielles au bon fonctionnement et à l’efficacité du système installé. L’isolant doit épouser parfaitement la conduite pour de nombreuses raisons, liées à la préservation de l’intégrité et de l’efficacité du système. La plupart des matériaux d’isolation de conduites moulées ou fabriquées en usine respectent les dimensions détaillées dans la norme ASTM C585. Bien que cette liste ne soit pas exhaustive, ces caractéristiques sont fondamentales pour choisir et installer des matériaux d’isolation efficaces, sûrs et durables.
Dimensionnement de l’isolation des tuyaux : Les matériaux d’isolation sont conçus pour s’adapter à des tailles spécifiques de conduites ou de tuyaux et sont disponibles dans une vaste gamme de dimensions. Le diamètre intérieur de l’isolant correspond au diamètre extérieur de la conduite, avec des tailles allant de 6 mm à 91 cm.
Options d’épaisseur de paroi
- Épaisseurs monocouches : de 4,8 mm à 152 mm.
- Variations par paliers : généralement par paliers de 1,27 cm.
Installations multicouches
Les normes ASTM C585 sont conçues pour permettre l’ajustement correct des systèmes d’isolation multicouches et pour obtenir l’épaisseur totale souhaitée à l’aide de plusieurs couches. Il est important de savoir que tous les matériaux ne sont pas disponibles dans toutes les combinaisons de diamètre intérieur et d’épaisseur de paroi; il est donc essentiel de bien comprendre ces spécifications pour choisir le produit qui convient.
La conception et l’installation des systèmes d’isolation des conduites font appel à la dynamique thermique, à la science des matériaux et à des considérations environnementales. Maîtriser les meilleures pratiques en matière d’isolation des conduites vous permettra d’enrichir votre expertise et de mettre en place des solutions d’isolation plus efficaces et durables.
En fin de compte, isoler des conduites ne se résume pas à simplement les envelopper : il s’agit d’améliorer l’efficacité énergétique, d’assurer la sécurité et, plus généralement, de contribuer aux objectifs de durabilité environnementale. ▪