TPE Matériaux de construction et développement durable. Expérience d isolation thermique des matériaux. Plan d essai

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Jacques Lheureux
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1 TPE Matériaux de construction et développement durable Expérience d isolation thermique des matériaux Plan d essai

2 SOMMAIRE 1. Objet du document Objectif des essais Moyen d essai Description du moyen d essai Choix des matériaux Contraintes Moyen d'essai Constitution du moyen d essai Organisation et contenu des essais Contenu des essais Contraintes des essais Contraintes de sécurité Contraintes de temps Contraintes de reproductibilité Contraintes de traçabilité Procédure d essai... 5 Plan d essais de l expérience d isolation thermique des matériaux Page 2

3 1. Objet du document Ce document présente le plan de l expérience à réaliser dans le cadre de notre TPE. Il représente le travail réalisé pour la préparation de l expérience. Son but est de définir le cadre dans lequel vont être réalisés les essais et les contraintes à prendre en compte pour l expérience soit réussie, et que les résultats soient exploitables. 2. Objectif des essais Nous étudierons l isolation thermique de certains matériaux dans des conditions de chaleur extrême (50 C) existant à Masdar. Pour tester si ces matériaux sont de bons isolants thermiques ou non, nous mesurerons au bout de combien de temps les températures sont identiques dans les deux chambres. 3. Moyen d essai 3.1. Description du moyen d essai 3.1.1: choix des matériaux Différents matériaux sont utilisés à Masdar pour les façades des bâtiments : ce sont essentiellement le zinc, le bois, l aluminium et le verre. Nous avons rajouté un matériau typique d une ville occidentale, le béton, comme cinquième élément afin de pouvoir faire des comparaisons. Nous cherchons à savoir si les matériaux recouvrant les façades laissent «passer» la chaleur à l intérieur du bâtiment, ou s ils sont de bons isolants thermiques, c est-à-dire que la chaleur intérieure est toujours restée raisonnable par rapport aux températures extrêmes de l extérieur : contraintes Les contraintes sont multiples car il nous faut trouver les cinq matériaux, les faire couper à la taille retenue et trouver les thermomètres montant à une température très élevée. La taille des matériaux sera de 40*60 cm soit la taille d un carton de déménagement : le moyen d essai (cf. annexe 1 : schéma de l expérience) Partant de l idée de comparer les températures extérieures de Masdar (+ 50 C) et celles de l intérieur des bâtiments de Masdar sans apport d air climatisé, en restant au naturel pour être écologique), nous avons arrêté notre choix sur deux chambres : - La n 1 qui représente l extérieur de Masdar - La N 2 qui représente les intérieurs de Masdar Entre les deux chambres, nous disposerons de manière très serrés notre matériau à tester. Ainsi, nous aurons cinq expériences différentes. Pour éviter les déperditions de chaleur, nous recouvrirons de chambres. laine de verre nos deux Plan d essais de l expérience d isolation thermique des matériaux Page 3

4 Un thermomètre classique sera positionné dans la pièce d expérimentation (garage de notre domicile) et deux autres thermomètres seront placés chacun dans une chambre différente Constitution du moyen d essai Le moyen d essai est constitué des éléments suivants : 2 cartons de déménagements recouverts de laine de verre (1.5m²) pour une meilleure isolation qui vont constituer nos deux chambres Un radiateur avec une température de chauffage élevée 2 thermomètres allant jusqu à 300 C 1 thermomètre d ambiance Matériaux retenus à tester : zinc, béton, bois, aluminium et verre car ils sont utilisés à Masdar Un chronomètre 4. Organisation et contenu des essais 4.1. Contenu des essais Pour cela, nous allons faire cinq essais pour chaque matériau (4 heures), c est-àdire pour le bois, le zinc, l aluminium, le verre et le béton Contraintes des essais Contraintes de sécurité Pour que l expérience se passe dans des conditions optimales, il faudra une surveillance permanente avec un environnement propice pour le moyen d essai ainsi qu un moyen d arrêt d urgence en cas de problème Contraintes de temps L expérience commencera à t0 lorsque le radiateur commencera à chauffer la chambre. Nous prendrons des mesures toutes les minutes au départ afin de voir éventuellement une évolution dans la chambre 2 pendant les 5 premières minutes, puis nous relèverons toutes les 5 minutes jusqu à 30 minutes et enfin tous les quarts d heure sachant que la durée maximale de cette expérience sera de quatre heures Contraintes de reproductibilité Pour une meilleure reproductibilité, nous aurons un thermomètre d ambiance ainsi qu une évacuation de la chaleur dans la pièce. Si nous constatons que la température augmente dans la pièce, nous réagirons et corrigerons ceci. Pour que le chaud ne détériore pas le carton, nous ferons aussi un trou d évacuation dans la chambre 1 Plan d essais de l expérience d isolation thermique des matériaux Page 4

5 Contraintes de traçabilité L enregistrement des résultats se fera donc toutes les minutes les cinq premières minutes, puis toutes les 5 minutes jusqu à 30 minutes puis tous les quarts d heure à l aide d un tableau de suivi (cf. annexe 2 : tableau de suivi par expérience) Nous prendrons en même temps plusieurs photos et/ou vidéos Procédure d essai Nous allons tout d abord installer les 2 chambres et les 2 thermomètres dans la pièce. Puis, placer entre ces deux chambres le matériau à tester. Après avoir vérifié qu aucun trou ne passe à travers les cartons pour une isolation maximale avec du scotch de déménagement, il faut allumer le radiateur et déclencher le chronomètre. Puis, nous allons relever les températures toutes les minutes et allons attendre pour constater tout évènement à mesurer et à observer. Au bout de quatre heures maximum, arrêter l expérience après un dernier relevé. Plan d essais de l expérience d isolation thermique des matériaux Page 5

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