Manuel d isolation industrielle

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1 Manuel d isolation industrielle

2 Sommaire systèmes d isolation 1.2 Tuyauteries P Systèmes d isolation avec coquilles P Isolation de réservoirs Isolation des brides et accessoires P. 46 P Isolation des chaudières à vapeur Isolation des chaudières à foyer P. 68 Sommaire P Systèmes d isolation à matelas résistants en compression Systèmes d isolation avec matelas grillagés P. 28 P Isolation des raccords coudés et en T P Pièces de réduction P Isolation des colonnes 2 P Chaudières à vapeur industrielles P Armatures et entretoises P Joints de dilatation P Traçage des tuyauteries P. 43 P Réservoirs de stockage Systèmes de suspension et de support des tuyauteries P Systèmes d isolation de tuyauterie résistants à la marche Préparation et planification 1.2 Tuyauteries 1.3 Isolation de réservoirs 1.4 Isolation des colonnes 1.5 Réservoirs de stockage 1.6 Isolation des chaudières à vapeur 1.7 Isolation des conduits de fumée 1.8 Application cryogéniques Théorie Normes et directives 2.2 Propriétés des produits et méthodes d essai 2.3 Éléments de calcul Tableaux Unités, facteurs et tables de conversion Caractéristiques des matériaux isolants et des revêtements Tableaux d utilisation Enveloppes Systèmes d isolation P Isolation des conduits de fumée P Application cryogéniques P. 85 P. 45 Produits 157 Rockwool 850 ProRox WM 70 ProRox WM 80 ProRox WM 100 Rockwool 129 Rockwool Duraflex Rockwool Flexiboard Rockwool Multiboard Rockwool 231 Rockwool 233 Rockwool HT600 Rockwool HT660 Rockwool HT700 Rockwool CRS Rockwool Loose fill Rockwool Granulate Rockwool Rocktight

3 Sommaire systèmes d isolation 1.2 Tuyauteries P Systèmes d isolation avec coquilles P Isolation de réservoirs Isolation des brides et accessoires P. 46 P Isolation des chaudières à vapeur Isolation des chaudières à foyer P. 68 Sommaire P Systèmes d isolation à matelas résistants en compression Systèmes d isolation avec matelas grillagés P. 28 P Isolation des raccords coudés et en T P Pièces de réduction P Isolation des colonnes 2 P Chaudières à vapeur industrielles P Armatures et entretoises P Joints de dilatation P Traçage des tuyauteries P. 43 P Réservoirs de stockage Systèmes de suspension et de support des tuyauteries P Systèmes d isolation de tuyauterie résistants à la marche Préparation et planification 1.2 Tuyauteries 1.3 Isolation de réservoirs 1.4 Isolation des colonnes 1.5 Réservoirs de stockage 1.6 Isolation des chaudières à vapeur 1.7 Isolation des conduits de fumée 1.8 Application cryogéniques Théorie Normes et directives 2.2 Propriétés des produits et méthodes d essai 2.3 Éléments de calcul Tableaux Unités, facteurs et tables de conversion Caractéristiques des matériaux isolants et des revêtements Tableaux d utilisation Enveloppes Systèmes d isolation P Isolation des conduits de fumée P Application cryogéniques P. 85 P. 45 Produits 157 Rockwool 850 ProRox WM 70 ProRox WM 80 ProRox WM 100 Rockwool 129 Rockwool Duraflex Rockwool Flexiboard Rockwool Multiboard Rockwool 231 Rockwool 233 Rockwool HT600 Rockwool HT660 Rockwool HT700 Rockwool CRS Rockwool Loose fill Rockwool Granulate Rockwool Rocktight

4 Manuel d isolation industrielle Sommaire 1 Systèmes d isolation Préparation et planification Tuyauteries Isolation de réservoirs Isolation des colonnes Réservoirs de stockage Isolation des chaudières à vapeur Isolation des conduits de fumée Application cryogéniques 85 2 Théorie Normes et directives Propriétés des produits et méthodes d essai Éléments de calcul Tableaux Unités, facteurs et tables de conversion Caractéristiques des matériaux isolants et des revêtements Tableaux d utilisation Produits 157 Rockwool ProRox WM ProRox WM ProRox WM Rockwool Rockwool Duraflex 168 Rockwool Flexiboard 170 Rockwool Multiboard 172 Rockwool Rockwool Rockwool HT Rockwool HT Rockwool HT Rockwool CRS 179 Rockwool Loose fill 180 Rockwool Granulate 181 Rockwool Rocktight 183

5 RTI L excellence pour les solutions anti-feu Rockwool Technical Insulation RTI est une division autonome de la société inter nationale Rockwool Group, spécialiste mondial dans le domaine de l isolation technique, de la sécurité anti-incendie passive et de l isolation en construction navale. En plus d une large gamme de produits d isolation à base de laine de roche pour les applications industrielles et les installations techniques en bâtiment, RTI offre de nombreuses solutions de sécurité anti-incendie passive. L excellence des produits, les innovations permanentes et les compétences des collaborateurs de RTI en font un partenaire fiable et compétent, qui établit continuellement les standards du secteur. Rockwool répond avec succès aux nouveaux défis du marché depuis plus de 50 ans, cela grâce à ses capacités d innovation technique et à son dynamisme commercial. Des produits et systèmes de haute qualité et sans cesse améliorés en sont l aboutissement. Cher professionnel, Rockwool Technical Insulation (RTI) est une valeur sûre du marché de l isolation. Les spécialistes tels que vous font par conséquent souvent appel à nos produits et à notre expertise pour les applications d isolation technique, de sécurité anti-incendie passive et d isolation en construction navale. Une partie de notre savoir-faire est à présent condensé dans un nouveau guide pratique : le Manuel d isolation industrielle. Cette édition remplace l ancien «Manuel d isolation industrielle». Ce livret rouge constituait depuis des années la référence universelle pour l utilisation correcte des produits RTI dans les projets d isolation technique. Le nouveau manuel offre une réponse tout aussi pratique à vos questions sur base de l expérience accumulée. L accent y est cependant mis uniquement sur l industrie de transformation. L avantage de cette nouvelle formule est que nos solutions et produits peuvent être détaillés et illustrés plus en détail encore, spécifiquement en rapport avec vos activités de production. Le manuel reste bien entendu facile à consulter. Les feuillets dépliants vous mènent immédiatement à 2

6 la page recherchée, qu il s agisse d une simple isolation de conduite ou d une application plus complexe pour une colonne, un réservoir ou une chaudière. Les informations sont illustrées par un grand nombre de photos, dessins et schémas. M G Ü T EZ EIC H E N E R I N E R A L W O L L E Z E U G N I S S E A U S Conservez donc ce manuel à portée de main. Il s agit d un outil essentiel pour appliquer correctement et rapidement nos solutions d isolation lors de la conception de vos applications. Pour toute question technique ou problèmes pratique, n hésitez pas à contacter les chargés d affaires de RTI. En tant que partenaire professionnel pour vos isolations, nous sommes toujours à votre disposition. Visitez notre site web pour les dernieres nouvelles: Bien cordialement, Frank Jacobs Managing Director Rockwool Technical Insulation Group Hendrik Deraedt Sales Director Benelux & France Rockwool Technical Insulation 3

7 Manuel d isolation industrielle Rockwool Technical Insulation Informations pour les concepteurs, entrepreneurs et gestionnaires d installations industrielles L énergie fait vivre le monde. Sans elle, tout s arrête. L économie mondiale dépend d un approvisionnement ininterrompu et efficace en énergie. Plus de quatre-vingt pourcent de l énergie consommée actuellement provient cependant de sources non renouvelables. Alors que la demande d énergie augmente de manière exponentielle, la capacité des sources d énergie exploitées diminue sans cesse. Les gestionnaires, concepteurs et opérateurs d installations industrielles ont par conséquent pour objectif de réduire la consommation d énergie dans la mesure du possible pour assurer un fonctionnement efficace des installations à long terme. Les secteurs de l installation et de l exploitation des installations industrielles exigent des rendements énergétiques élevés. Il existe aujourd hui de nombreux systèmes d isolation efficaces permettant d exploiter de façon responsable les ressources énergétiques limitées disponibles. Le manuel d isolation industrielle Rockwool Technical Insulation décrit ces systèmes aussi bien théoriquement que pratiquement. Ce manuel s adresse aux concepteurs, installateurs et gestionnaires d installations industrielle. Il fournit une vue d ensemble des techni ques d isolation modernes destinées notamment aux installations chimiques et pétrochimiques ainsi qu aux centrales électriques. Le manuel d isolation industrielle constitue une référence pratique accessible, basée sur les normes et directives en vigueur, et offre des instructions concrètes pour la réalisation d un grand nombre de travaux d isolation. La limitation des déperditions calorifiques à des valeurs minimales, entre autres grâce à la réduction des pertes par transmission et accumulation de chaleur, permet de diminuer notablement la consommation énergétique des installations industrielles. Ces mesures limitent également les émissions de dioxyde de carbone (CO 2 ). Ce gaz est libéré par la combustion de carburants fossiles tels que le charbon ou le pétrole et provoque une augmentation mondiale des températures par effet de serre. L isolation adéquate des installations industrielles constitue un facteur écologique essentiel pour la réduction des émissions de CO 2. Les mesures d isolation présentent un second avantage économique, car dans le cadre du marché européen des droits d émission, la réduction de la production de CO 2 se traduit par une diminution des frais d émission. 4

8 En outre, un système d isolation approprié permet de maintenir la température des conduites et réservoirs dans des plages déterminées, contribuant ainsi à la fiabilité et à l efficacité des procédés de production. Une isolation correctement conçue contribue également à la protection des installations. Les matériaux isolants modernes protègent en effet efficacement les composants des installations contre l humidité, qui est un important facteur de corrosion. Il en découle une réduction notable des frais de maintenance des installations et procédés et une maximalisation de la durée de vie des équipements industriels concernés. L isolation industrielle joue enfin un rôle important quant à la protection des personnes. Une isolation optimale maintient les températures d exploitation et les charges acoustiques des environnements industriels à des niveaux acceptables, sous les seuils de sécurité généralement appliqués pour assurer une ambiance de travail confortable. Grâce à sa large gamme de techniques et systèmes d isolation, Rockwool Technical Insulation (RTI) offre aux concepteurs et réalisateurs d isolations des solutions intégrées optimales pour les secteurs industriels de la chimie et de la pétrochimie, de la production d énergie, de la construction navale et de la fabrication. RTI est une division indépendante du groupe Rockwool, premier producteur mondial d isolations en laine de roche. Le schéma Flow of Energy de la page suivante fournit une vue d ensemble de tous les secteurs dans lesquels Rockwool est actif. Tous les produits et systèmes RTI coquilles, panneaux, matelas à lamelles et à treillis ou encore laine de roche en vrac obéissent aux normes de qualité et de sécurité les plus strictes et sont certifiés selon les classes de protection incendie les plus élevées. La laine de roche est incombustible jusqu à plus de ºC et contribue ainsi de façon considérable à la prévention des incendies. En complément du présent manuel d isolation industrielle, RTI publie des informations actualisées concernant ses innovations et solutions techniques ainsi qu une grande quantité de documentation récente et utile sur son site Le présent manuel est conçu comme un outil de conception fournissant des informations à caractère purement général. Ces informations doivent par conséquent être évaluées et validées pour les applications spécifiques des procédés et installations réels. Nos collaborateurs vous assisterons volontiers lors de la conception, de la préparation et de la réalisation de vos projets. Pour obtenir rapidement une assistance efficace, veuillez consulter les références de contact figurant au dos du présent manuel. 5

9 RTI, Flow Of Energy Exp loita tion, tra nsp ort e t pr odu ctio n Déchets Charbon Ind Gaz naturel ust Pétrole ries de tran sfor ma tion Centrales électriques Raffinerie de gaz Util isat Raffinerie Industrie Constructions non résidentielles Constructions résidentielles Pétrochimie Constructions navales et plates-formes off-shore Champs d activité du groupe Rockwool : Matériaux isolants pour applications industrielles : Solutions pour économies d énergie, Isolation acoustique et optimisation des processus de production. Protection incendie Conlit : Solutions de protection passive contre l'incendie pour des tuyaux et gaines de ventilation et désenfumage. Matériaux isolants technique pour le batiment : Solutions d isolation thermique et acoustique pour des installations techniques de bâtiments. Matériaux isolants pour construction navale et plates-formes offshore : Isolants de confort, d insonorisation, et anti-incendie à bord. Matériaux isolants pour le bâtiment : Solutions d isolation thermique et acoustique de bâtiments. Produits finis ion fina le

10 RTI, Flow Of Energy Exp loita tion, tra nsp ort e t pr odu ctio n Déchets Charbon Ind Gaz naturel ust Pétrole ries de tran sfor ma tion Centrales électriques Raffinerie de gaz Util isat Raffinerie Industrie Constructions non résidentielles Constructions résidentielles Pétrochimie Constructions navales et plates-formes off-shore Champs d activité du groupe Rockwool : Matériaux isolants pour applications industrielles : Solutions pour économies d énergie, Isolation acoustique et optimisation des processus de production. Protection incendie Conlit : Solutions de protection passive contre l'incendie pour des tuyaux et gaines de ventilation et désenfumage. Matériaux isolants technique pour le batiment : Solutions d isolation thermique et acoustique pour des installations techniques de bâtiments. Matériaux isolants pour construction navale et plates-formes offshore : Isolants de confort, d insonorisation, et anti-incendie à bord. Matériaux isolants pour le bâtiment : Solutions d isolation thermique et acoustique de bâtiments. Produits finis ion fina le

11 41 Systèmes d isolation

12 1. Systèmes d isolation Sommaire 1.1 Préparation et planification Critères de sélection d un système d isolation 7 A. Exigences fonctionnelles 8 B. Sécurité 12 C. Optimisation des coûts 13 D. Protection de l environnement Travaux préalables à un chantier d isolation Protection anticorrosion Stockage des matériaux isolants Tuyauteries Systèmes d isolation avec coquilles Systèmes d isolation à matelas résistants en compression Systèmes d isolation avec matelas grillagés Armatures et entretoises Enveloppes Systèmes de suspension et de support des tuyauteries Isolation des brides et accessoires Isolation des raccords coudés et en T Pièces de réduction Joints de dilatation Traçage des tuyauteries Systèmes d isolation de tuyauterie résistants à la marche Isolation de réservoirs Isolation des colonnes Réservoirs de stockage Isolation des chaudières à vapeur Isolation des chaudières à foyer Chaudières à vapeur industrielles Isolation des conduits de fumée Réalisation de systèmes d isolation pour conduits de fumée Enveloppes des conduits de fumée Isolation acoustique des conduits de fumée Application cryogéniques 85

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14 1. Systèmes d isolation Préparation et planification 1.1 Préparation et planification La sélection et la conception d un système d isolation adéquat pour une installation technique sont essentielles afin de garantir le fonctionnement efficace, la sécurité, la durabilité et les performances environnementales de l installation. L augmentation des coûts énergétiques n est pas prise en compte lors de la conception d un système d isolation. Cependant, une épaisseur optimale d isolation permet de prendre en compte les enjeux liés à l augmentation des coûts énergétiques. De plus l investissement sera amorti en quelques années après l installation. Les adaptations ultérieures telles qu une augmentation des épaisseurs d isolation sont souvent impossibles par manque d espace et constituent un investissement additionnel conséquent. Un système d isolation correctement dimensionné dès la conception contribue de manière considérable à la protection de l environnement et à la réduction des émissions de CO 2. Si le respect de l environnement et la rentabilité ont longtemps été considérés comme contradictoires, ils sont aujourd hui complémentaires et indissociables à une gestion optimale Critères de sélection d un système d isolation Les critères suivants doivent être pris en compte pour la sélection d un système d isolation approprié : A Exigences fonctionnelles a. Dimensionnement des éléments à isoler b. Fonctionnement de l installation c. Températures de service d. Déperdition calorifique ou fluctuations de température admissibles pour le fluide e. Protection contre le gel f. Facteurs environnementaux g. Travaux d entretien et d inspection B Sécurité a. Protection des personnes b. Protection contre l incendie c. Protection contre les risques d explosion d. Protection acoustique C Optimisation des coûts a. Épaisseur d isolation optimale b. Durée de retour sur investissement D Protection de l environnement a. Réduction des émissions de CO 2 dûes à l isolation E Protection anticorrosion a. Hydrophobicité et teneur en chlorures solubles 7

15 1.1 Préparation et planification A. Exigences fonctionnelles a) Dimensionnement des éléments à isoler L isolation doit être pris en compte dès la conception de l installation. Les épaisseurs d isolation doivent donc être définies dès les premières phases du développement. Le tracé isométrique des conduits et les distances qui séparent les éléments isolés doivent également être pris en compte. Les distances minimales entre éléments indiquées sur les dessins doivent être respectés pour assurer un montage correct et sans surcoûts des matériaux isolants et de leurs enveloppes. Distances minimales entre les réservoirs et les colonnes (en mm) 8

16 Préparation et planification Distances minimales entre conduits isolés (en mm) Distances minimales autour des brides de conduits (en mm) a = recouvrement a 50 mm x = longueur de boulon + 30 mm s = épaisseur d isolation 9

17 1.1 Préparation et planification A. Fonctionnement de l installation b) Fonctionnement de l installation Le fonctionnement de l installation doit être pris en compte lors de la sélection d un système d isolation On distingue ainsi les procédés continus et discontinus, et ceux où le fluide transporté présente une température variable. Dans un processus continu, la température du fluide est constamment supérieure ou inférieure à la température ambiante. Dans un processus discontinu, l installation est mise à l arrêt entre les différentes phases ou cycles de production. La température du fluide peut par conséquent être à température ambiante. Dans un processus à température variable, les températures du fluide se trouvent souvent au-dessus ou en dessous de la température ambiante. l isolation thermique dès la conception. Dans des conditions extrêmes (p. ex. pour des périodes prolongées de stockage / de transport ou dans le cas de températures extrêmes), une isolation avec traçage thermique des conduits peut s avérer nécessaire pour maintenir les limites de température imposées. Le logiciel Rockassist permet entre autres un calcul optimal des épaisseurs d isolation. La température ambiante d un bâtiment augmente c) Température de service Seuls des matériaux isolants dont le comportement demeure stable aux températures de service prévues peuvent être employés. La température de service maximale du matériau isolant concerné est dans ce cas le critère de jugement à prendre en compte (voir également le chapitre 2.3 Propriétés des produits ). d) Déperditions calorifiques ou fluctuations de température admissibles du fluide Dans de très nombreux procédés, les fluides contenus dans les réservoirs, colonnes ou cuves doivent être maintenus dans des limites de température déterminées. Dans le cas contraire, le processus chimique ne se déroule pas correctement, le fluide se solidifie, ce qui empêche le pompage ou le transport. Dans le cas des gaz de combustion et des fumées, un refroidissement trop important peut provoquer des condensations d acide sulfurique, ce qui provoque une forte corrosion des conduits et des tuyauteries. Pour les produits liquides, il est important qu ils maintiennent la température souhaitée jusqu en fin de circuit. Ces exigences démontrent l importance de Logiciel Rockassist inutilement lorsque certaines installations sont mal isolées. Une augmentation de température excessive nuit entre autres aux conditions de travail et à la durée de vie des équipements électroniques. Ces pertes augmentent les dépenses énergétiques liees à la climatisation. La conception de l isolation et la réduction résultante des pertes calorifiques des éléments d installation doivent par conséquent prendre en compte la globalité de l infrastructure et de l exploitation du bâtiment. 10

18 Préparation et planification e) Protection contre le gel En cas de gel, l installation peut tomber en panne ou être endommagée par la dilatation du fluide congelé (p. ex. de l eau). Des mesures adéquates doivent être prises pour éviter le gel de l installation. L isolation limite les pertes calorifiques et retarde par conséquent la congélation. L isolation seule ne peut cependant pas éviter le gel d une installation. Un traçage thermique peut pour cela s avérer nécessaire. Afin d éviter le gel, l isolation doit être conçue de telle sorte que les pertes calorifiques de l élément isolé soient inférieures à la chaleur apportée par le traçage thermique. le système. Le danger d accumulation d eau est particulièrement important dans les installations extérieures soumises à des températures de service inférieures à 120 C ou dans les installations de procédés discontinus. Cette accumulation provient de la condensation d humidité de l air ambiant à la surfa ce interne de l enveloppe. Une lame d air d au moins 15 mm doit donc être prévue entre l isolant et l enveloppe. Des orifices d évacuation d eau et d aération d un diamètre d au moins 10 mm et espacés d au moins 300 mm doivent être prevus sur la partie inférieure de l enveloppe (toujours de l intérieur vers l extérieur). Le système d isolation doit être résistant aux éventuels produits chimiques avec lesquels il risque d entrer en contact. f) Facteurs environnementaux Le système d isolation doit résister aux facteurs environnementaux tels que : Les intempéries L es atmosphères corrosives Les charges mécaniques Toute pénétration d humidité dans le système d isolation doit être évitée. L accumulation d eau dans le matériau isolant augmente sa conductivité thermique ainsi que le risque de corrosion des éléments isolés. Par conséquent les enveloppes d isolation doivent être conçues de telle sorte que l humidité ne puisse pénétrer dans Les charges mécaniques Une enveloppe adaptée doit être utilisée pour protéger l isolation des dégradations mécaniques, des intempéries et de son environnement en général. Par conséquent la sélection d une enveloppe adéquate dépend de différents facteurs, tels que la résistance à la marche, aux intempéries liées au vent et neige, ainsi qu aux tempé ratures et conditions extérieures. (Norme DTU P , règles NV 65) g) Travaux d entretien et d inspection Afin de ne pas compliquer les interventions courantes d entretien et d inspection liés a l isolation, il convient de prendre en compte les zones sujettes à une maintenance intensive dés de la phase de conception. On pourra, par exemple y mettre en place des systèmes d isolation amovibles sous forme de capots ou de matelas. Des systèmes aisément démontables doivent également être prévus à hauteur des brides et accessoires. 11

19 1.1 Préparation et planification Gewährleistung von Oberflächentemperaturen (Problématique de la détermination des températures superficielles) de l institut de recherche allemand BFA WKSB, spécialisé dans la protection contre la chaleur, le froid, le bruit et l incendie. B. Considérations de sécurité a) Protection des personnes Températures superficielles maximales admissibles Une surface de plus de 60 C peut entraîner des brûlures par simple contact. Les consignes de prévention des accidents stipulent à cet égard que les éléments d installation accessibles, doivent être conçus de telle sorte que le personnel ne soit pas exposé à un risque de lésions par brûlures. L isolation de ces éléments d installation doit être dimensionnée de telle sorte qu aucune température superficielle ne dépasse 60 C en service. Le logiciel Rockassist permet de calculer en quelques étapes les épaisseurs d isolant appropriées. Tous les paramètres de service tels que la température de l élément, la température ambiante, la vitesse du vent ou les matériaux de surface doivent être connus pour obtenir un résultat fiable. Remarque Du fait que la température superficielle d un élément dépend de plusieurs paramètres physiques, parfois difficiles à calculer ou à déterminer, la valeur calculée pour la température de surface de l isolation n est pas totalement fiable. Voir également à ce sujet la note technique n 5 Zur Problematik der Si la température superficielle souhaitée ne peut pas être obtenue, les éléments d installation concernés doivent être munis de protections additionnelles telles que des grilles de sécurité ou des plaques de protection. Ce cas se produit par exemple lorsque l espace disponible ne permet pas d appliquer l épaisseur d isolant nécessaire. b) Protection contre l incendie La nature et l étendue des mesures de protection contre l incendie doivent être déterminées d un commun accord avec les instances impliquées (pompiers, assureur, propriétaire, ). De manière générale, la rapidité de combustion d un bâtiment ou d une installation technique peut rapidement augmenter en présence de matériaux isolants inflammables. Les isolants ininflammables tels que la laine de roche (dont le point de fusion est supérieur à C) ne contribuent pas à la combustion, et offrent une protection aux éléments de l installation qu ils isolent. c) Protection contre les risques d explosion En cas de risque d incendie ou d explosion, il est essentiel que la température superficielle de l élément et de son enveloppe demeure nettement inférieure au point d ignition feu des produits ou mélanges gazeux inflammables présents. Cette exigence s applique également aux ponts thermiques, qui apparaissent par exemple à hauteur des supports de canalisation, armatures, entretoises, etc. Un système d isolation intégré à un dispositif de protection anti-explosion doit nécessairement comporter une d ouble enveloppe. Cette double enveloppe est soudée ou brasée en usine de manière à assurer l étanchéité à l air et 12

20 Préparation et planification empêcher toute diffusion. Les recommandations particulières contre les risques d explosion doivent également être appliquées. Si des matériaux susceptibles de porter des charges électrostatiques (telles que des enveloppes non reliées à la masse ou des matières synthétiques non conductrices) sont présents en zone explosive, l installation doit être mise à la masse. C. Optimisation des coûts De façon générale, l épaisseur d isolation économique est considérée comme étant celle pour laquelle la somme des coûts d isolation et des coûts entraînés par les déperditions calorifiques est la plus faible. Le graphique ci-dessous fournit une représentation non quantitative de ce calcul de coût. d) Isolation acoustique Les systèmes d isolation réduisent la conductivité acoustique. La nature et l effet de l isolation sonore sont fonction de la fréquence et de la pression acoustique. Les exigences de sécurité correspondantes sont spécifiées dans les réglementations dans la Code de Travail et Décret n du 19 juillet 2006 (en France ), RGPT (en Belgique) et ARBO (aux Pays-Bas). Les coûts d isolation comportent les frais de matériau, de main d œuvre et de maintenance ainsi que les frais financiers. Les coûts entraînés par les déperditions calorifiques sont calculés sur la base du prix de l énergie, du taux de déperdition calorifique et du temps de service annuel de l installation. Le prix de l énergie ne doit pas uniquement être basé sur le prix actuel, car les évènements des dernières années montrent clairement qu il faudra prendre en compte à l avenir une hausse substantielle des prix de l énergie. La hausse des frais énergétiques entraîne une augmentation de l épaisseur d isolation économique. La norme VDI 2055 décrit en détail diverses méthodes de calcul de l épaisseur d isolation économique. Coûts Épaisseur économique Coûts totaux Coût de l isolation Coût de déperdition énérgétique Épaisseur d isolation 13

21 1.1 Préparation et planification C. Optimisation des coûts Un autre paramètre économique fréquemment utilisé en parallèle à l épaisseur d isolation économique, est le temps de retour sur investissement ou Return On Investment (ROI). Ce paramètre correspond à la durée après laquelle les frais d isolation sont compensés par les économies réalisées sur les déperditions calorifiques. temps de retour sur = investissement = frais d isolation [a] économie d énergie annuelle En général, la durée du retour sur investissement pour l isolation d installations techniques est très courte, et souvent nettement inférieure à un an. Cependant il convient de ne pas considérer uniquement ce critère à durée de vie longue, car celui-ci ne prend pas en compte la durée de vie entière de l installation. Il est ainsi recommandé de prévoir des épaisseurs d isolation plus importantes pour les installations à longue durée de vie, même si cela conduit à accepter une durée de retour sur investissement plus importante. L économie réalisée sur la durée de vie totale de l installation avec une épaisseur d isolation plus élevée conduit à une rentabilité nettement plus élevée de l investissement d isolation, ainsi qu à une exploitation sensiblement plus efficace de cette installation. D. Prescriptions environnementales La combustion de carburants d origine fossile tels que le charbon, le pétrole ou le gaz conduit non seulement à l épuisement des réserves d énergie non renouvelables de la planète, mais affecte aussi gravement l environnement par les émissions de dioxyde de carbone. La teneur en CO 2 de l atmosphère est déterminante pour le réchauffement planétaire par effet de serre. Le CO 2 absorbe le rayonnement thermique émis par la surface du globe et réduit ainsi la restitution de chaleur vers l espace. Il en résultera un changement climatique mondial dont les conséquences sont encore difficiles à évaluer. La réduction globale des émissions de CO 2 ne pourra être obtenue qu au moyen d une utilisation plus efficace des sources d énergie fossiles. L utilisation d épaisseurs d isolation plus importantes dans les installations techniques est indispensable à la réduction des émissions de CO 2. Voir à ce sujet la note technique n 6 de l institut de recherche allemand BFA WKSB et du FESI Hohe Rentabilität bei umweltgerechten Isolierschichtdicken [Augmentation de rendement par un dimensionnement écologique des épaisseurs d isolation]. La réduction des émissions de CO 2 constitue un gain économique direct pour les entreprises dans le cadre du marché des droits d émission de l Union Européenne. L accroissement des épaisseurs d isolation sur les installations techniques se traduit donc par un double bénéfice : réduction de la facture énergétique et réduction des frais relatifs aux droits d émission de CO 2. E. Protection anticorrosion Voir : Protection anticorrosion. 14

22 Préparation et planification Travaux préalables à un chantier d isolation Un chantier des isolation d installations techniques exige que des travaux préparatifs soient pris en compte dès les premières phases de conception et de construction des installations techniques. Par conséquent il convient de faire participer dès le debut tous les intervenants impliqués dans le projet à la préparation des travaux d isolation, de façon à prévenir d éventuels problèmes. Conformément à la norme française NF DTU 42.2 Travaux d isolation Isolation thermique des circuits, appareils et accessoires de 80 C à +650 C, la norme DIN 4140 Dämmarbeiten an betriebstechnischen Anlagen in der Industrie und in der technischen Gebäudeausrüstung - Ausführung von Wärme- und Kältedämmungen [Isolation des installations techniques industrielles et du bâtiment - Exécution d isolations contre le chaud et le froid] ainsi qu aux directives AGI Q05 Konstruktion von betriebstechnischen Anlagen [Construction d installations techniques] et CINI, tous les travaux de préparation doivent être terminés avant les travaux d isolation. Les conditions suivantes doivent en particulier être remplies : Tous les travaux de protection anticorrosion nécessaires aux éléments à isoler doivent être terminés. Toutes les installations de traçage et de métrologie doivent être réalisées. Les distances minimales entre les éléments doivent être respectées (voir illustrations pages 8 et 9). Les surfaces doivent être relativement propre. Les supports de fixation des armatures doivent être placés sur les éléments (voir détails sur la fiche de travail AGI Q153). Tous systemes d étanchéité doivent être placés sur les éléments (voir détails sur la fiche de travail AGI Q152). Les piquages de connexion des éléments doivent être assez longs pour que les brides restent en dehors de l isolation et puisse être boulonnées facilement. Les supports doivent être réalisés de telle sorte que les matériaux isolants, le pare-vapeur et les enveloppes puissent être installés correctement. L isolation doit être installée sans entraves (p. ex. par des portiques). Les soudures et collages sur l objet doivent être terminés. Les fondations doivent être prêtes Protection anticorrosion Les protections anticorrosion manquantes ou défectueuses provoquent toutes les années des pertes économiques importantes. Il en résulte une diminution sensible de la durée de vie des équipements techniques, tandis que les fréquentes interventions de dépannage ou de révision affectent la rentabilité de l installation. L idée selon laquelle le système d isolation contribue à la protection anticorrosion est fausse. Chaque équipement spécifique doit être étudié pour évaluer la nécessité d une protection anticorrosion et déterminer les mesures à prendre. Le choix d un système d isolation adéquat dépend entre autres des paramètres suivants : Fonctionnement de l installation - processus continu - processus discontinu - processus à température variable Températures de service de l installation Métaux employés - aciers sans alliages ou faiblement alliés - aciers inoxydables austénitiques - cuivre Influences extérieures sur l installation - internes/externes - environnement de l installation (chimiquement agressif) 15

23 1.1 Préparation et planification Protection anticorrosion (CUI) Les pratiques et modes de réalisation peuvent différer en fonction du pays et des normes ou standards applicables. Pour plus d informations, voir les normes DIN EN ISO à 7 [Revêtements Protection anticorrosion des ouvrages en acier]. Comme cette norme ne prend pas en considération la totalité des facteurs spécifiques liés à la corrosion sous isolation, il convient d observer également les prescriptions de la fiche de travail AGI Q151 Korrosionsschutz bei Wärme- und Kältedämmungen an betriebstechnischen Anlagen [Protection anticorrosion des installations techniques isolées contre le chaud et le froid]. DIN 4140 La norme DIN 4140 fournit les recommandations suivantes concernant le choix et la nécessité d une protection anticorrosion : Les éléments isolés contre le froid constitués en acier non allié ou faiblement allié doivent être protégés contre la corrosion. Pour les éléments en acier inoxydable ou en cuivre, le concepteur de l installation doit vérifier au cas par cas s il doit appliquer une protection anticorrosion. Les éléments en acier inoxydable austénitique ne nécessitent aucune protection anticorrosion si leur température ne dépasse jamais les 50 C, même occasionnellement. Remarques Toute installation en acier non allié ou faiblement allié dont la température de service est inférieure à 120 C nécessite une protection anticorrosion. Il n est pas nécessaire d avoir une protection anticorrosion dans les cas suivants : Installations fonctionnant en continu sous froid intense (inférieur à -50 C), telles que les cuves de stockage de GPL. Surfaces isolées d éléments d installation tels que des conduits de fumée ou des conduits vapeur qui fonctionnent à des températures de service toujours supérieures à 120 C. Manuel CINI d isolation industrielle Le CINI recommande de toujours appliquer la protection anticorrosion avant de débuter le chantier d isolation. La corrosion sous isolation (CUI ou Corrosion Under Isolation) doit être prise en compte à chaque phase du projet : conception, réalisation, peinture, sélection et mise en œuvre de l isolation, inspection et entretien. Les installations, conduits et accessoires tels que les vannes, supports, etc. doivent être conçus et entretenus de telle manière que l eau ne puisse jamais pénétrer dans le système d isolation. Les spécifications pour la peinture comportent deux parties : Matériau de construction (acier carbone ou inoxydable) Plage de température de -30 C à 540 C, avec une focalisation particulière sur la plage de -20 C à 150 C. La protection anticorrosion peut être réalisée par une feuille d aluminium enroulée, par projection thermique d aluminium (TSA Thermal Sprayed Aluminium) ou sous forme de peinture. Application L application de la plupart des revêtements anti corrosion multicouches nécessite une surface débarrassée de toute trace de graisse, de poussière ou d acide, ainsi qu un dépolissage pour assurer une meilleure tenue de la première couche. Un sablage est recommandé comme méthode de préparation de la surface à enduire (utiliser un abrasif non ferreux pour les aciers austénitiques). Les instructions d application spécifiées par le fabricant doivent être observées. En cas de contact entre deux métaux présentant des potentiels électrochimiques différents, tels que le cuivre et l aluminium, 16

24 Préparation et planification il existe un risque de corrosion de contact. Ce type de corrosion peut éventuellement être évité en intercalant des couches isolantes, telles que des bandes en plastique. La présence d humidité favorise en général la corrosion de contact. Le tableau ci-dessous est issu de la norme DIN 4140 et permet une première évaluation du risque de corrosion de contact en fonction de la combinaison de différents métaux. Matériau considéré Matériau associé Métal Surface par rapport à celle du matériau associé Zinc Aluminium Acier ferritique Plomb Acier austénitique Cuivre Zinc Aluminium Acier ferritique Plomb Acier austénitique Cuivre petite M M F F F S grande P P P P P P petite - P F F F S grande - P M P F S petite P - F F P P grande P - P P P P petite P P - F F S grande P P - M M M petite P P P - M M grande P P P - P P petite P P P P - - grande P P P P - - P - Peu ou pas de corrosion du matériau considéré M - Corrosion modérée du matériau considéré, p. ex. en atmosphère très humide F - Forte corrosion du matériau considéré Remarque : Le tableau présente des valeurs de corrosion affectant le matériau considéré et non le matériau associé. Exemple 1 : Matériau considéré : visserie galvanisée / Matériau associé : enveloppe en acier austénitique / Ligne Zinc petite > F, donc forte corrosion de la visserie. Exemple 2 : Matériau considéré : enveloppe en acier austénitique / Matériau associé : visserie galvanisée / Ligne Acier austénitique grande > P, donc peu ou pas de corrosion de l acier austénitique. Remarque Le tableau ne prend pas en compte les formes de corrosion relatives à d autres causes, telles que la corrosion sous contrainte. Voir à ce sujet le chapitre 2.3 Propriétés des produits Qualité AS 17

25 1.1 Préparation et planification Stockage des matériaux isolants Un stockage inadéquat des matériaux isolants à l air libre risque de les endommager, principalement à cause de l action de l eau. La pénétration d humidité dans un isolant dégrade les propriétés de ce matériau. En effet, la conductivité thermique de l eau est environ 25 fois supérieure à celle de l air contenu dans les alvéoles ou entre les fibres du matériau isolant. L augmentation du taux d humidité de ce matériaux accroît donc sa conductivité thermique et dégrade son effet isolant. Un taux d humidité de 1% en volume peut déjà provoquer une augmentation de 25% de la conductivité thermique du matériau sec, avec une diminution correspondante du pouvoir isolant. De plus, l apport d humidité se traduit par un alourdissement conséquent du matériau, qui n a pas été pris en compte lors du calcul de charge statique du système d isolation. L humidité est la cause principale de nombreux phénomènes de corrosion qui ne se produisent pas dans un environnement sec. Les techniques d isolation sont confrontées essentiellement aux corrosions induites par l oxygène, par contact et sous contrainte mécanique. Les matériaux isolants pour éléments en acier austénitique dont la qualité AS indique une faible teneur en chlorures perdent irréversiblement leur résistance à la corrosion à la suite d infiltrations d humidité. Par conséquent les matériaux isolants doivent être constamment protégés contre l humidité pendant leur stockage, lors du montage ainsi qu une fois en place. S il n est pas possible de stocker sous abri, un film imperméable peut, par exemple, être appliqué sur les matériaux isolants afin d avoir un conditionnement étanche et les protéger des intempéries. Il faut dans ce cas veiller à ce que le matériau isolant ne soit pas posé directement à même sol pour éviter les remontées d eau par capillarité. 18

26 1. Systèmes d isolation 1.2 Tuyauteries Les systèmes de tuyauterie sont essentiels dans de nombreux processus de l industrie chimique, de la pétrochimie ou de la production d énergie, En effet, ils permettent de relier entre eux les équipements principaux (machines, colonnes, cuves, chaudières, turbines, etc.) afin de réaliser les transferts de matières et d énergie. Les fluides circulant dans les tuyauteries doivent être maintenus dans des plages consignées de température, viscosité, pression, etc. pour garantir le bon déroulement des processus. Outre une isométrie correcte des tuyauteries et la conformité de la fixation, l isolation des conduits revêt une importance primordiale. En effet, elle permet une réduction permanente des déperditions calorifiques pour assurer un fonctionnement économique et efficace de l installation. Ce n est qu à cette condition que la rentabilité maximale du processus peut être garantie tout au long de sa durée de vie, en évitant les pertes entraînées par les pannes et dysfonctionnements. Protection contre le gel Stabilisation des températures de processus Réduction du bruit Protection contre la condensation Sécurité des personnes et de l environnement Tuyauteries Exigences imposées aux systèmes de tuyauterie Le rendement énergétique, la fiabilité et la sécurité sous différentes conditions de service constituent les facteurs de productivité essentiels des systèmes de tuyauterie dans l industrie. Ces systèmes doivent, en outre, contribuer au bon fonctionnellement du processus et être structurellement et mécaniquement résistants aux conditions de service spécifiques auxquelles ils sont soumis. L isolation thermique des tuyauteries joue un rôle déterminant pour répondre à ces exigences. Fonctions de l isolation thermique des tuyauteries Les fonctions principales d une isolation thermique bien conçue sont les suivantes : Réduction des déperditions calorifiques (réduction des coûts) Réduction des émissions de CO 2 Produits Rockwool d isolation des tuyauteries Rockwool Technical Insulation (RTI) offre une gamme diversifiée de produits destinés à l isolation des tuyauteries dans l industrie. Les coquilles telles que le Rockwool 850, les matelas résistants en compression comme le Rockwool Duraflex, ainsi que divers matelas grillagés tels que le ProRox WM 70 et le ProRox Wired Mat 80 ont été mis au point pour des domaines d application spécifiques. Ces systèmes d isolation faciles à mettre en œuvre garantissent des déperditions calorifiques minimales ainsi qu une efficacité et une fonctionnalité optimales. Les performances des produits RTI sont assurées par des procédures internes et externes systématiques de contrôle qualité. Les exemples d utilisation qui suivent ne peuvent pas prendre en compte toutes les conditions des applications possibles. Il est nécessaire dans chaque cas de vérifier si 19

27 1.2 Tuyauteries les produits considérés sont bien adaptés à l application concernée. Vos interlocuteurs RTI sont à votre disposition pour vous conseiller et répondre à vos questions En outre, les normes et règlementations suivantes peuvent être applicables et doivent le cas échéant être respectées : La norme française NF DTU 42.2 (Travaux d isolation Isolation thermique des circuits, appareils et accessoires de 80 C à +650 C) Manuel CINI Isolation industrielle AGI Q101 Insulation works on power plants components [Isolation des équipements des centrales de production d énergie]) DIN 4140 Dämmarbeiten an betriebstechnischen Anlagen in der Industrie und in der technischen Gebäudeausrüstung [Isolation des installations techniques industrielles et du bâtiment] Systèmes d isolation thermique des tuyauteries Les systèmes d isolation de tuyauteries comportent en général un matériau isolant adapté ainsi qu un revêtement métallique l enveloppe qui protège l élément isolé et l isolation des facteurs externes tels que les intempéries ou les contraintes mécaniques. Dans le cas de matériaux isolants tels que les matelas grillagés, qui ne présentent pas une résistance suffisante à la compression pour supporter le poids de l enveloppe et d autres charges externes, il est nécessaire d incorporer des entretoises additionnelles de manière à transférer directement la charge mécanique de l enveloppe sur l élément isolé. Des armatures doivent être prévues sur les tuyauteries verticales pour supporter la charge mécanique de l isolation et de son enveloppe. Tant les armatures que les entretoises constituent en général des ponts thermiques. Le choix d un système d isolation adapté dépend de multiples paramètres, décrits plus en détail au chapitre 1.1. Pour l isolation des tuyauteries, les solutions ci-après constituent les options principales. Isolation thermique par coquilles Les coquilles Rockwool offrent les meilleurs résultats d isolation. Elles conviennent pour l isolation thermique et acoustique de conduits jusqu à une température de 620 C. Elles peuvent être installées facilement et rapidement grâce à la découpe longitudinale réalisée en usine. Les coquilles peuvent souvent être posées en une seule couche. Si une isolation multicouche doit être appliquée, Rockwool peut également fournir des coquilles de deux couches (aussi appelés coquilles imbriquées), ce qui réduit considérablement les frais d installation. Grâce à l importante résistance en compression de la coquille, aucune entretoise n est nécessaire jusqu à une température de 300 C, ce qui évite des ponts thermiques nuisibles à l efficacité thermique de l installation. Il en résulte une économie de coûts et de temps d installation. L absence d entretoises et la minimisation des fentes et joints permettent d éviter toute déperdition calorifique additionnelle. Les risques de brûlure à un point chaud de l enveloppe sont pratiquement inexistants. Pour les températures supérieures à 300 C, la nécessité d entretoises doit être examinée au cas par cas. 20

28 Les coquilles Rockwool sont parfaitement ajustées au diamètre du conduit pour minimiser les déperditions calorifiques par convection et les interstices provenant d une installation incorrecte (p. ex. à cause d une découpe trop courte). Les coquilles Rockwool sont disponibles dans des diamètres allant de 17 à 915 mm Tuyauteries Isolation par matelas résistants à la compression Les systèmes d isolation de conduits utilisant des matelas résistants en compression, tels que le Rockwool Duraflex, constituent en général la solution la mieux adaptée pour les conduits d un diamètre nominal (DN) d au moins 350 mm pour des températures allant jusqu à 300 C. La structure spéciale du Rockwool Duraflex offre une résistance en compression de plus de 10 kpa. Ainsi il est tout à fait possible de se passer d entretoises additionnelles. La suppression des ponts thermiques constitués par les entretoises permet de réduire les déperditions calorifiques. Isolation par matelas grillagés Les matelas grillagés constituent une solution universelle pour l isolation des conduits. Leur flexibilité et leur résistance aux hautes températures permettent de les utiliser dans de nombreuses applications. De plus les matelas grillagés sont fréquemment utilisés pour les tuyauteries comportant de nombreuses pièces préformées, telles que des raccords coudés ou en T. Ces matelas peuvent être simplement découpés à mesure et posés sur les conduits. Ils n offrent toutefois qu une résistance à la compression limitée et doivent pratiquement toujours être installés avec des entretoises. En raison des ponts thermiques ainsi créés, à épaisseurs egales, on atteint de meilleurs résultats en termes d isolation thermique avec des coquilles ou des matelas résistants à la compression qu avec des matelas grillagés. Le coût des entretoises et de leur installation est également éliminé. Par ailleurs, l absence d entretoises engendre une température superficielle de la tôle de revêtement uniforme et évite la formation de points chauds au contact des entretoises. Les matelas résistants en compression sont découpés sur site selon les dimensions des conduits et sont fixés à l aide de feuillards) 21