TECHNIQUE
Cool and Comfort 78 – septembre 2018

Une isolation humide n’isole pas

Une isolation humide est aussi inutile qu’un manteau de laine mouillé en hiver. Elle ne protège l’équipement ni contre les pertes d’énergie ni contre la corrosion. L’utilisation de matériaux en fibres minérales sur des conduites de réfrigération représente une prise de risque incalculable pouvant générer des coûts ultérieurs considérables.

Un signe que l’on apprécie par une chaude journée d’été : de la condensation sur la vitre est un signe bienvenu du rafraîchissement qui s’annonce. Pour ceux qui portent des lunettes en revanche, la condensation est plutôt perçue comme un inconvénient : elle obscurcit leur vision lorsqu’ils entrent dans une pièce chaude en venant du froid et leurs verres se couvrent de buée.

La condensation – l’ennemi juré de l’isolation

La condensation est l’ennemi numéro 1 du spécialiste de l’isolation : si de l’humidité se forme sur la surface des conduites ou si de la vapeur d’eau pénètre depuis l’extérieur dans le matériau d’isolation, le système d’isolation est défaillant. Il est probable que les matériaux utilisés n’étaient pas adaptés, que le pare-vapeur a été endommagé ou qu’un pont thermique s’est créé. Le plus insidieux étant que la pénétration de l’humidité et la condensation sont des processus invisibles. La condensation se forme sous l’isolation sur la surface de la conduite. Souvent, la défaillance du matériau d’isolation n’est remarquée que lorsque celui-ci devient si humide que de l’eau goutte du plafond suspendu ou de la glace se forme sur la conduite. À ce stade, il est non seulement nécessaire de remplacer le matériau d’isolation, mais l’équipement lui-même peut être endommagé par la corrosion, ce qui entraîne des coûts ultérieurs considérables.

Protection contre l’absorption d’humidité

Pour s’assurer que les matériaux d’isolation pour applications froides fonctionnent bien sur le long terme également, ils doivent être protégés contre la pénétration de l’humidité. L’eau présente une conductivité thermique bien supérieure à celle des matériaux d’isolation. Par conséquent, l’absorption d’humidité augmente la conductivité thermique de l’isolation et entraîne une détérioration de ses propriétés isolantes.

Si l’humidité pénètre dans le matériau d’isolation, les pertes d’énergie augmentent, la corrosion peut se former sous l’isolation, la moisissure peut se développer et des coûts de maintenance et de réparation peuvent être induits.

L’effet d’isolation décline rapidement et le matériau perd éventuellement sa fonction. Lors de la sélection d’un matériau d’isolation, la question principale à se poser est son degré de protection contre l’absorption d’humidité.

Des matériaux d’isolation dans un test indépendant

Afin d’étudier le comportement à l’humidité et à la condensation de différents matériaux d’isolation, Armacell a chargé l’Institut Fraunhofer pour la physique de construction (Stuttgart, Allemagne) de réaliser un test scientifique. La fibre minérale, le PUR et le FEF (mousse élastomère flexible) figuraient parmi les matériaux étudiés. Alors que le matériau en élastomère à cellules fermées possède un pare-vapeur « intégré » et que la résistance à la diffusion de vapeur d’eau est assurée cellule par cellule sur toute l’épaisseur de l’isolation, dans les produits en fibres minérales et PUR, le pare-vapeur est limité à une mince feuille d’aluminium ou de PVC. Dans la pratique, il est quasiment impossible d’appliquer cette feuille de manière à assurer une étanchéité suffisante à la vapeur d’eau. Les suspensions de tuyauterie, les coudes, les pièces en T, les vannes, les raccords, etc. sont rarement complètement étanches à la vapeur.

Afin de simuler les dommages sur le système d’isolation, ce qui est plutôt la règle que l’exception sur le site de construction, dans la deuxième partie du test, deux petits trous (Ø 5 mm) ont été percés sur 5 mm d’épaisseur dans la surface du manchon ou de la section de tuyau.

Des conditions de test modérées ont été délibérément choisies : les conduites ont été utilisées à une température de service de 20 °C. La température ambiante a été définie à 35 °C et l’humidité relative à 55 %. Le test a été réalisé dans ces conditions pendant 33 jours.

Résistance à la diffusion de vapeur d’eau

Après la fin du test et la désinstallation des échantillons d’essai, la résistance à la diffusion de vapeur d’eau (µ) des matériaux d’isolation a été mesurée. Alors que la valeur µ du matériau d’isolation en élastomère était encore supérieure à 10 000 malgré les dommages, la résistance à la diffusion de vapeur d’eau de la section de tube PUR avait chuté de 2 163 à 672 et la laine minérale revêtue d’aluminium affichait une valeur µ de seulement 467 (contre 7 053 à l’origine).

Condensation sur les tuyaux

Dans le matériau d’isolation en élastomère, aucune humidité n’était diffusée et la surface du tuyau était également sèche. En revanche, une quantité significative d’humidité s’était accumulée sous l’isolation en PUR et en fibres minérales. Même dans ces conditions modérées, le pare-vapeur n’a pas pu éviter l’absorption de vapeur d’eau. Tandis que le tuyau isolé avec du FEF ne présentait aucun signe de condensation après 33 jours, l’isolation en fibres minérales a échoué dès le début du test, avec et sans dommages.

Conséquences à long terme de la pénétration d’humidité

Afin d’étudier les effets à long terme de l’absorption d’humidité, l’Institut Fraunhofer a effectué des calculs sur la base de ces résultats et a simulé le comportement des isolants sur une période supposée de dix ans. Tandis que la conductivité thermique (λ) du FEF n’augmente que de 15 % environ après dix ans, la valeur λ de la laine minérale s’accroît de 77 % et celle de l’isolation PUR de 150 %. La conductivité thermique augmente à chaque % vol. de teneur en humidité et l’effet d’isolation se détériore rapidement. Les conséquences sont non seulement l’augmentation constante des pertes d’énergie tout au long de la durée de vie, mais aussi une chute de la température de surface. Si cette dernière descend en dessous de la température du point de rosée, la condensation se forme et le risque de corrosion augmente.

Les isolants en élastomère protègent de la condensation

Pour éviter la condensation sur la surface du tuyau et une augmentation de la conductivité thermique pendant la durée de vie, il est essentiel que l’isolant soit protégé contre l’absorption d’humidité. La conductivité thermique indiquée doit être comprise comme la conductivité thermique initiale ou « valeur λ sèche ». Seule la combinaison de cette valeur avec la résistance à la diffusion de vapeur d’eau peut permettre de décider du choix du matériau. En d’autres termes, un isolant avec une excellente « valeur λ sèche », mais présentant une résistance à la diffusion de vapeur d’eau faible, est un mauvais choix.

Si l’isolant est complètement trempé, l’augmentation de la consommation énergétique est souvent le problème le moins important. La moisissure, les dommages causés aux structures, par exemple aux plafonds suspendus, ou la perturbation des processus industriels due aux travaux de maintenance et au temps d’arrêt peuvent entraîner des coûts énormes.

Ne prenez pas un risque incalculable

En utilisant des isolants à cellules ouvertes dans des applications froides, les prescripteurs et les installateurs prennent un risque incalculable qui peut leur coûter cher. Les fabricants de produits en fibres minérales mettent en avant le fait que les isolants sont spécialement conçus pour une utilisation dans les applications froides. Même si ces systèmes sont explicitement vendus comme des isolants pour les applications froides, il s’agit de produits en fibres minérales à cellules ouvertes revêtus d’une feuille d’aluminium. La garantie de 15 ans du fabricant ne change rien au fait qu’en cas de réclamation, l’utilisateur est tenu de prouver que le produit a été installé correctement.

Photos Armacell