ISO 8302:1991

Is0
INTERNATIONAL
STANDARD
First edition
1991-08-01
- Determination of
Thermal insulation
steady-state thermal resistance and related
- Guarded hot plate apparatus
properties
Isolation thermique - D&termination de la rbistance thermique et des
proprM& connexes en rggime stationnaire - M8hode de la plaque
chaude gardee
-
.--
-.--.-
-.--- -.---- ---- ----.-e-P -P----c
-----
___ L’- -----we- - --
------
_. --- _ -
Reference number
-- --
--. _
-- --. ___ IS0 8302:1991(E)
IS0 8302:1991(E)
Contents
Page
Section 1 General . . . . . . . . . . .1.~.~.~.
................. 1
1.1 Scope .
1.2 Normative references . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Definitions
.............................. 3
1.4 Symbols and units .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5 Significance
1.6 Principle . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .“. 7
1.7 Limitations due to apparatus
............... 8
1.8 Limitations due to specimen .
Apparatus and error evaluation . . .*.*. 11
Section 2
-. 11
2.1 Apparatus description and design requirements
........................................ ................ ........
2.2 Evaluation of errors
........................................................... ........ 20
2.3 Apparatus design
.~. 22
2.4 Performance check
,,,,.,.I.,.“., 25
Section 3 Test procedures
,.,.,.,.,.,.,,.,,. . .*.
3.1 General
....................................................... ..............
3.2 Test specimens
. . . . . . . . . . . . . . 28
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Test method
Procedures requiring multiple measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.4
. . . . . . . . 31
3.5 Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..............
3.6 Test report .
0 IS0 1991
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without
permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
IS0 8302:1991(E)
Annexes
A Limit values for apparatus performance and testing conditions 34
..,.......................................,.............................. 37
B Thermocouples
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
C Maximum specimen thickness
,.,,.,.,.
D Bibliography
. . .
III
IS0 8302:199? (E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the
work. IS0 collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an lnterna-
tional Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies
casting a vote.
International Standard IS0 8302 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 163, Thermal insulation.
Annex A forms an integral part of this International Standard. Annexes
B, C and D are for information only.

IS0 8302:1991(E)
Introduction
0.1 Document subdivision
This International Standard is divided into three sections, representing
the most comprehensive assemblage of information required to use the
guarded hot plate apparatus, i.e.
Section 1: General considerations
Section 2: Apparatus and error evaluation
Section 3: Test procedures
While the user of the method specified in this International Standard for
test purposes may need to concentrate only on section 3, he must also
be familiar with the other two sections in order to obtain accurate re-
.
sults. He must be particularly knowledgeable about the general re-
quirements. Section 2 is directed towards the designer of the apparatus,
but he also, in order to provide good apparatus, must be concerned with
the other sections of this method. Thus, the method will serve its pur-
pose well.
0.2 Heat transfer and measured properties
A large proportion of thermal testing is undertaken on light density
porous materials. In such cases, the actual heat transfer within them can
involve a complex combination of different contributions of
radiation;
conduction both in the solid and gas phase; and
-
convection (in some operating conditions);
plus their interactions together with mass transfer, especially in moist
materials. For such materials, the heat transfer property, very often
wrongly called “thermal conductivity”, calculated from a defined formula
and the results of measurements of heat flow-rate, temperature differ-
ence and dimensions, for a specimen may be not an intrinsic property
of the material itself. This property, in accordance with IS0 9288, should
therefore be called “transfer factor” as it may depend on the test con-
ditions (the transfer factor is often referred to elsewhere as apparent or
effective thermal conductivity). Transfer factor may have a significant
dependence on the thickness of the specimen and/or on the temper-
ature difference for the same mean test temperature.
Heat transfer by radiation is the first source of dependence of transfer
factor on specimen thickness. As a consequence, not only material
properties influence results, but also the radiative characteristics of the
surfaces adjoining those of the specimen. Heat transfer by radiation also
V
IS0 8302:199j (E)
contributes to the dependence of transfer factor on temperature differ-
ences. This dependence can be experimentally detected for each type
of material and for each mean test temperature when the temperature
difference exceeds defined limits. Thermal resistance is therefore the
property that better describes the thermal behaviour of the specimen,
provided it is accompanied by information on the radiative character-
istics of the adjoining surfaces. If there is the possibility of the onset of
convection within the specimen (e.g. in light mineral wool for low tem-
peratures), the apparatus orientation, the thickness and the temperature
difference can influence both the transfer factor and the thermal resist-
ance. In such cases, as a minimum it is required to fully specify the
geometry and the boundary conditions of the specimen tested, even
though information supplied in section 3 on test procedures does not
cover these test conditions in detail. In addition, it will take considerable
knowledge to evaluate the measurement, as such, especially when ap-
plying the measured values in practice.
The influence of moisture within a specimen on the heat transfer during
a measurement is also a very complex matter. Therefore, dried speci-
mens only shall be tested according to standard procedures. Measure-
ments on moist materials need additional precautions not covered in
detail in this International Standard.
The knowledge of the physical principles mentioned is also extremely
important when a heat transfer property, determined by this test
method, is used to predict the thermal behaviour of a specific material
in a practical application even though other factors such as workman-
ship can influence this behaviour.
0.3 Background required
The design and subsequent correct operation of a guarded hot plate to
obtain correct results and the interpretation of experimental results is
a complex subject requiring great care. It is recommended that the de-
signer, operator and the user of measured data of the guarded hot plate
should have a thorough background of knowledge of heat transfer
mechanism in the materials, products and systems being evaluated,
coupled with experience of electrical and temperature measurements,
particularly at low signal levels. Good laboratory practice in accordance
with general test procedures should also be maintained.
The in-de h knowledge in each a rea mentioned may be different for the
Pt
desi 0 a user.
perator and dat
gner,
0.4 Design, size and national standards
Many different designs of guarded hot plate apparatus exist worldwide
which conform to present national standards. Continuing research and
development is in progress to improve the apparatus and measurement
techniques. Thus, it is not practical to mandate a specific design or size
of apparatus, especially as total requirements may vary quite widely.
0.5 Guidelines supplied
Considerable latitude both in the temperature range and in the geo-
metry of the apparatus is given to the designer of new equipment since
various forms have been found to give comparable results. It is recom-
mended that designers of new apparatus read the comprehensive liter-
ature cited in annex D carefully. After completion of new apparatus, it
is recommended that it be verified by undertaking tests on one or more
of the various reference materials of different thermal resistance levels
available.
vi
IS0 8302:1991(E)
This International Standard outlines just the mandatory requirements
necessary to design and operate a guarded hot plate in order to provide
correct results.
Limit values for the apparatus performance and testing conditions stated
in this International Standard are given in annex A.
This International Standard also includes recommended procedures and
practices plus suggested specimen dimensions which together should
enhance general measurement levels and assist in improving inter-
laboratory comparisons and collaborative measurement programmes.
vii
This page intentionally left blank

IS0 8302:1991(E) .
INTERNATIONAL STANDARD
- Determination of steady-state thermal
Thermal insulation
resistance and related properties - Guarded hot plate
apparatus
Section 1: General
1.2 Normative references
1.1 Scope
The following standards contain provisions which,
This International Standard lays down a test method through reference in this text, constitute provisions
which defines the use of the guarded hot plate of this International Standard. At the time of publi-
method to measure the steady-state heat transfer cation, the editions indicated were valid. All stan-
through flat slab specimens and the calculation of its
dards are subject to revision, and parties to
heat transfer properties. agreements based on this International Standard
are encouraged to investigate the possibility of ap-
This is an absolute or primary method of measure-
plying the most recent editions of the standards in-
ment of heat transfer properties, since only meas-
dicated below. Members of IEC and IS0 maintain
urements of length, temperature and electrical
registers of currently valid International Standards.
power are required.
IS0 7345:1987, Thermal insulation --- Physical quan-
Reports conforming to this standard test method
tities and definitions.
shall never refer to specimens with thermal resist-
ance lower than 0,l m*eK/W provided that thickness
IS0 9229:- 1), Thermal insulation - Materials, pro-
limits given in 1.7.4 are not exceeded.
ducts and systems - Vocabulary.
The limit for thermal resistance may be as low as IS0 9251:1987, Thermal insulation -- Heat transfer
0,02 m*-K/W but the accuracy stated in 1.5.3 may not
conditions and properties of materials -
be achieved over the full range.
Vocabulary.
If the specimens satisfy only the requirements out- IS0 9288:1989, Thermal insulation - Heat transfer by
lined in 1.8.1 , the resultant properties shall be de- - Physical quantities and definitions.
radiation
scribed as the thermal conductance and thermal
resistance or transfer factor of the specimen.
IS0 9346:1987, TI,ermal insulation - Mass transfer
- Physical quantities and definitions.
If the specimens satisfy the requirements of 1.8.2,
the resultant property may be described as the
mean measurable thermal conductivity of the speci-
1.3 Definitions
men being evaluated.
For the purposes of this International Standard, the
the requirements of 1.8.3,
If the specimens satisfy
following definitions apply.
the resultant property may be described as the
The following quantities are defined in IS0 7345 or
thermal conductivity or transmissivity of the material
in IS0 9251:
being evaluated.
1) To be published.
IS0 8302:1991(E)
edges perpendicular to the faces, that is made of a
Quantity Symbol Units
material thermally homogeneous, isotropic (or
Heat flow-rate d, W
anisotropic with a symmetry axis perpendicular to
the faces), stable only within the precision of a
Density of heat flow-rate W/m*
measurement and the time required to execute it,
Thermal resistancel) R m* *K/W
=t
Thermal conductance A
W/(m* .K)
and with thermal conductivity 1 or [A] constant or a
Thermal conductivity*) R W/(
...

ISO
NORME
INTERNATIONALE 8302
Première édition
1991-08-01
Isolation thermique - Détermination de la
résistance thermique et des propriétés connexes
en régime stationnaire - Méthode de la plaque
chaude gardée
Thermal insulation - Determination of steady-state thermal resistance
and related properties - Guarded hot plate apparatus
.a
-.---A
---
-me-.---. - -.e ----.-PPP-y-P-s
------.-.x
----- - . .---
Numéro de référence
-- _. ___ .- . .__ -_ . _--_ 7- .-“’ -:
-.- - lS0 8302:1991(F)
Sommaire
Page
Section 1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Références normatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4 Symboles et unités
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.5 Signification
1.6 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7 Limitations tenant compte de l’appareillage . . . . . . . . . . .“.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.8 Limitations dues aux éprouvettes
Appareillage et évaluation des erreurs . . . . . . . . . . . . . .I. 12
Section 2
2.1 Description de l’appareillage et exigences pour la
conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2 Évaluation des erreurs
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .““““.“““““‘. 22
2.3 Conception d’un appareil
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4 Contrôle des performances
,,.,,.,.,.,.1.,.~. 27
Section 3 Modes opératoires
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .a. 27
3.1 Généralités
3.2 Éprouvettes d’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Réalisation des essais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 33
3.4 Procédures nécessitant des mesurages multiples
3.5 Calculs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
....................................................... ..............
3.6 Rapport d’essai
Q ISO 1991
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de I’kditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
Annexes
A Valeurs limites des performances de l’appareil et des conditions
d’essais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B Thermocouples ,.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
C cpaisseur maximale des éprouvettes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
0 Bibliographie
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres
de I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 8302 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 163, Isolation thermique.
L’annexe A fait partie intégrante de la présente Norme internationale.
Les annexes B, C et D sont données uniquement à titre d’information.
iv
Introduction
0.1 Structure du document
La présente Norme internationale comprend trois sections englobant les
informations les plus complètes qu’il a été possible de rassembler et
qui sont nécessaires à l’utilisation de la plaque chaude gardée, à savoir:
Section 1: Considérations générales
Section 2: Appareillage et évaluation des erreurs
Section 3: Procédures d’essai
Bien que l’utilisateur de la méthode spécifiée dans la présente Norme
internationale puisse avant tout centrer ses préoccupations sur la sec-
tion 3 s’il désire réaliser des essais, il doit impérativement se mettre
au courant des deux autres sections, en vue d’obtenir des résultats
reproductibles et précis. En particulier, il doit assimiler les connaissan-
ces concernant les conditions générales à observer. La section 2 est
destinée aux constructeurs d’appareils mais ceux-ci, pour construire un
appareil de qualité, devront impérativement se sentir concernés par les
autres sections. C’est dans ces conditions que la presente Norme
internationale remplira correctement son objet.
0.2
Transfert de chaleur et propriétés mesurées
Un grand nombre d’essais sont effectués sur des matériaux poreux et
de faible masse volumique. Dans ces cas, le transfert de chaleur qui
prend place dans ces matériaux peut être le résultat des contributions
complexes de divers modes de transfert, c’est-à-dire
- rayonnement,
-
conduction en phase solide et en phase gazeuse, et
-
convection (dans certaines conditions de service),
ainsi que de leurs interactions combinées à un transfert de masse, en
particulier dans les matériaux humides. Pour de tels matériaux, la pro-
priété thermique très souvent appelée de ma>nière impropre tconducti-
vité thermique,,, calculée à partir d’une formule définie et à partir des
résultats des rnesures de flux thermique, de différence de température
et de dimensions obtenues pour une éprouvette donnée, peut ne pas
être une propriété intrinsèque du matériau lui-même. Cette propriété,
d’après I’ISO 9288, devrait donc être appelée ( puisqu’elle peut dépendre des conditions d’essai (on parle souvent
ailleurs du facteur de transfert comme étant la conductivité thermique
apparente ou effective).
Le facteur de transfert peut dépendre de facon significative de I’épais-
seur de l’éprouvette et/ou de la différence de température, ceci pour
des essais effectués à une même température moyenne.
Le transfert de chaleur par rayonnement est la cause principale de
l’effet de l’épaisseur sur le facteur de transfert. Par suite, non seulement
les propriétés du matériau, mais aussi les caractéristiques radiatives
des surfaces en contact avec l’éprouvette auront une influence sur les
résultats. Le transfert de chaleur par rayonnement contribue aussi à
rendre le facteur de transfert dépendant des différences de température.
Cette dépendance peut être mise en évidence expérimentalement pour
chaque type de matériau et pour chaque température moyenne d’essai
lorsque la différence de température dépasse les limites définies. La
résistance thermique est par conséquent une propriété qui caracté-
risera mieux le comportement thermique de l’éprouvette pourvu qu’on
l’accompagne des informations relatives aux surfaces en contact avec
celle-ci.
S’il y a possibilité de transfert convectif dans une éprouvette (par
exemple dans la laine minérale de faible masse volumique aux basses
températures), l’orientation de l’appareil, l’épaisseur et la différence de
température peuvent avoir une influence à la fois sur le facteur de
transfert et sur la résistance thermique. Dans ce cas, il est indispensa-
ble, au minimum, de préciser complètement la géométrie et les condi-
tions aux limites de l’éprouvette en essai, même si l’information fournie
dans la section 3 sur les procédures d’essai ne couvre pas ces condi-
tions d’essais en détail. En outre, cela demanderait des connaissances
considérables pour évaluer les mesures, tout spécialement lors de
l’application des valeurs mesurées en pratique.
L’influence de l’humidité présente à l’intérieur d’une éprouvette sur le
transfert de chaleur pendant les mesures est aussi un sujet trés com-
plexe. Par conséquent, seules des éprouvettes séchées doivent être
soumises à des essais suivant les modes opératoires normalisés. Les
mesurages sur des matériaux humides demandent des précautions
supplémentaires qui ne sont pas traitées en détail dans la présente
Norme Internationale.
La connaissance des principes physiques mentionnés ci-dessus est
également très importante quand une propriété déterminée par cette
méthode d’essai de transmission thermique est utilisée pour prévoir le
comportement thermique d’un matériau donné dans une application
pratique, même si d’autres facteurs, tels que la pose peuvent influencer
ce comportement.
0.3 Connaissances requises
La conception et le fonctionnement correct d’un appareil à plaque
chaude gardée en vue d’obtenir les résultats satisfaisants et une inter-
prétation des résultats expérimentaux est une affaire complexe néces-
sitant un grand soin. II est recommandé que le concepteur, l’opérateur
et l’utilisateur des données mesurées de l’appareil à plaque chaude
gardée possèdent une parfaite connaissance des mécanismes de
transfert de chaleur dans les matériaux, produits ou systhmes concer-
nés, jointe à une expérience des mesures électriques et des mesures
de température, en particulier pour les signaux de faible niveau. La
mise en œuvre habituelle des techniques de laboratoire en accord avec
les procédures générales de l’essai devrait également être maintenue.
Les connaissances dans chaque domaine peuvent être différentes pour
le concepteur, l’opérateur et l’utilisateur des données.
vi
0.4 Conception, dimensions et normes nationales
De nombreuses conceptions différentes d’appareils à plaques chaudes
gardées existent de par le monde en vue de se conformer aux normes
nationales actuelles. Des recherches et des actions de développement
se poursuivent actuellement pour améliorer les appareillages et les
techniques de mesure. Il n’est donc pas réaliste d’imposer une
conception particulière ou une dimension donnée d’appareillage, en
particulier parce que les conditions globales imposées peuvent varier
de facon tout à fait considérable.
0.5 Instructions fournies
Une latitude considérable est laissée au concepteur de nouveaux équi-
pements, à la fois en ce qui concerne le domaine de température et la
géométrie de l’appareil, étant donné que des réalisations sous diffé-
rentes formes se sont déjà révélées capables de fournir des résultats
comparables. On recommande aux concepteurs de nouveaux appareils
de lire avec soin les sources bibliographiques citées dans l’annexe D.
Après achèvement d’un nouvel appareil, on recommande de procéder
à sa qualification en entreprenant des essais portant sur un ou plusieurs
des matériaux de référence actuellement disponibles et correspondant
à des ordres de grandeur différents de résistance thermique.
La présente Norme internationale souligne seulement les conditions
indispensables à remplir pour concevoir et faire fonctionner un appareil
à plaque chaude gardée, de facon à obtenir des résultats corrects.
Un tableau résumant les valeurs limites pour les performances de I’ap-
pareil et pour les conditions d’essai énoncées dans la présente Norme
Internationale est fournie en annexe A. La présente Norme internatio-
nale contient aussi des modes opératoires et des pratiques recomman-
dés ainsi que des dimensions suggérées pour les éprouvettes, cet
ensemble d’éléments devant rehausser la qualité méthodologique
d’ensemble tout en aidant à améliorer la comparabilité interlaboratoire
ainsi que les programmes de mesures en collaboration.
vii
Page blanche
--
NORME INTERNATIONALE ISO 8302:1991 (F)
Détermination de la résistance
Isolation thermique -
thermique et des propriétés connexes en régime
stationnaire - Méthode de la plaque chaude gardée
Section 1: Généralités
Si les éprouvettes satisfont aux spkifications de
1 .l Domaine d’application
1.8.3, on pourra considérer la propriété obtenue
comme la conductivité thermique du matériau sou-
mis à l’essai.
La présente Norme internationale prescrit une mé-
thode d’essai qui définit l’utilisation de la plaque
chaude gardée pour mesurer le transfert de chaleur
en régime stationnaire à travers des éprouvettes en
forme de panneaux plans et permet de déduire par
1.2 Références normatives
calcul les propriétés de transmission thermique de
ces éprouvettes.
Les normes suivantes contiennent d
...

ISO
NORME
INTERNATIONALE 8302
Première édition
1991-08-01
Isolation thermique - Détermination de la
résistance thermique et des propriétés connexes
en régime stationnaire - Méthode de la plaque
chaude gardée
Thermal insulation - Determination of steady-state thermal resistance
and related properties - Guarded hot plate apparatus
.a
-.---A
---
-me-.---. - -.e ----.-PPP-y-P-s
------.-.x
----- - . .---
Numéro de référence
-- _. ___ .- . .__ -_ . _--_ 7- .-“’ -:
-.- - lS0 8302:1991(F)
Sommaire
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Section 1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Références normatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4 Symboles et unités
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.5 Signification
1.6 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7 Limitations tenant compte de l’appareillage . . . . . . . . . . .“.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.8 Limitations dues aux éprouvettes
Appareillage et évaluation des erreurs . . . . . . . . . . . . . .I. 12
Section 2
2.1 Description de l’appareillage et exigences pour la
conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2 Évaluation des erreurs
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .““““.“““““‘. 22
2.3 Conception d’un appareil
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4 Contrôle des performances
,,.,,.,.,.,.1.,.~. 27
Section 3 Modes opératoires
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .a. 27
3.1 Généralités
3.2 Éprouvettes d’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Réalisation des essais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . 33
3.4 Procédures nécessitant des mesurages multiples
3.5 Calculs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
....................................................... ..............
3.6 Rapport d’essai
Q ISO 1991
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de I’kditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
Annexes
A Valeurs limites des performances de l’appareil et des conditions
d’essais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B Thermocouples ,.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
C cpaisseur maximale des éprouvettes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
0 Bibliographie
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres
de I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 8302 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 163, Isolation thermique.
L’annexe A fait partie intégrante de la présente Norme internationale.
Les annexes B, C et D sont données uniquement à titre d’information.
iv
Introduction
0.1 Structure du document
La présente Norme internationale comprend trois sections englobant les
informations les plus complètes qu’il a été possible de rassembler et
qui sont nécessaires à l’utilisation de la plaque chaude gardée, à savoir:
Section 1: Considérations générales
Section 2: Appareillage et évaluation des erreurs
Section 3: Procédures d’essai
Bien que l’utilisateur de la méthode spécifiée dans la présente Norme
internationale puisse avant tout centrer ses préoccupations sur la sec-
tion 3 s’il désire réaliser des essais, il doit impérativement se mettre
au courant des deux autres sections, en vue d’obtenir des résultats
reproductibles et précis. En particulier, il doit assimiler les connaissan-
ces concernant les conditions générales à observer. La section 2 est
destinée aux constructeurs d’appareils mais ceux-ci, pour construire un
appareil de qualité, devront impérativement se sentir concernés par les
autres sections. C’est dans ces conditions que la presente Norme
internationale remplira correctement son objet.
0.2
Transfert de chaleur et propriétés mesurées
Un grand nombre d’essais sont effectués sur des matériaux poreux et
de faible masse volumique. Dans ces cas, le transfert de chaleur qui
prend place dans ces matériaux peut être le résultat des contributions
complexes de divers modes de transfert, c’est-à-dire
- rayonnement,
-
conduction en phase solide et en phase gazeuse, et
-
convection (dans certaines conditions de service),
ainsi que de leurs interactions combinées à un transfert de masse, en
particulier dans les matériaux humides. Pour de tels matériaux, la pro-
priété thermique très souvent appelée de ma>nière impropre tconducti-
vité thermique,,, calculée à partir d’une formule définie et à partir des
résultats des rnesures de flux thermique, de différence de température
et de dimensions obtenues pour une éprouvette donnée, peut ne pas
être une propriété intrinsèque du matériau lui-même. Cette propriété,
d’après I’ISO 9288, devrait donc être appelée ( puisqu’elle peut dépendre des conditions d’essai (on parle souvent
ailleurs du facteur de transfert comme étant la conductivité thermique
apparente ou effective).
Le facteur de transfert peut dépendre de facon significative de I’épais-
seur de l’éprouvette et/ou de la différence de température, ceci pour
des essais effectués à une même température moyenne.
Le transfert de chaleur par rayonnement est la cause principale de
l’effet de l’épaisseur sur le facteur de transfert. Par suite, non seulement
les propriétés du matériau, mais aussi les caractéristiques radiatives
des surfaces en contact avec l’éprouvette auront une influence sur les
résultats. Le transfert de chaleur par rayonnement contribue aussi à
rendre le facteur de transfert dépendant des différences de température.
Cette dépendance peut être mise en évidence expérimentalement pour
chaque type de matériau et pour chaque température moyenne d’essai
lorsque la différence de température dépasse les limites définies. La
résistance thermique est par conséquent une propriété qui caracté-
risera mieux le comportement thermique de l’éprouvette pourvu qu’on
l’accompagne des informations relatives aux surfaces en contact avec
celle-ci.
S’il y a possibilité de transfert convectif dans une éprouvette (par
exemple dans la laine minérale de faible masse volumique aux basses
températures), l’orientation de l’appareil, l’épaisseur et la différence de
température peuvent avoir une influence à la fois sur le facteur de
transfert et sur la résistance thermique. Dans ce cas, il est indispensa-
ble, au minimum, de préciser complètement la géométrie et les condi-
tions aux limites de l’éprouvette en essai, même si l’information fournie
dans la section 3 sur les procédures d’essai ne couvre pas ces condi-
tions d’essais en détail. En outre, cela demanderait des connaissances
considérables pour évaluer les mesures, tout spécialement lors de
l’application des valeurs mesurées en pratique.
L’influence de l’humidité présente à l’intérieur d’une éprouvette sur le
transfert de chaleur pendant les mesures est aussi un sujet trés com-
plexe. Par conséquent, seules des éprouvettes séchées doivent être
soumises à des essais suivant les modes opératoires normalisés. Les
mesurages sur des matériaux humides demandent des précautions
supplémentaires qui ne sont pas traitées en détail dans la présente
Norme Internationale.
La connaissance des principes physiques mentionnés ci-dessus est
également très importante quand une propriété déterminée par cette
méthode d’essai de transmission thermique est utilisée pour prévoir le
comportement thermique d’un matériau donné dans une application
pratique, même si d’autres facteurs, tels que la pose peuvent influencer
ce comportement.
0.3 Connaissances requises
La conception et le fonctionnement correct d’un appareil à plaque
chaude gardée en vue d’obtenir les résultats satisfaisants et une inter-
prétation des résultats expérimentaux est une affaire complexe néces-
sitant un grand soin. II est recommandé que le concepteur, l’opérateur
et l’utilisateur des données mesurées de l’appareil à plaque chaude
gardée possèdent une parfaite connaissance des mécanismes de
transfert de chaleur dans les matériaux, produits ou systhmes concer-
nés, jointe à une expérience des mesures électriques et des mesures
de température, en particulier pour les signaux de faible niveau. La
mise en œuvre habituelle des techniques de laboratoire en accord avec
les procédures générales de l’essai devrait également être maintenue.
Les connaissances dans chaque domaine peuvent être différentes pour
le concepteur, l’opérateur et l’utilisateur des données.
vi
0.4 Conception, dimensions et normes nationales
De nombreuses conceptions différentes d’appareils à plaques chaudes
gardées existent de par le monde en vue de se conformer aux normes
nationales actuelles. Des recherches et des actions de développement
se poursuivent actuellement pour améliorer les appareillages et les
techniques de mesure. Il n’est donc pas réaliste d’imposer une
conception particulière ou une dimension donnée d’appareillage, en
particulier parce que les conditions globales imposées peuvent varier
de facon tout à fait considérable.
0.5 Instructions fournies
Une latitude considérable est laissée au concepteur de nouveaux équi-
pements, à la fois en ce qui concerne le domaine de température et la
géométrie de l’appareil, étant donné que des réalisations sous diffé-
rentes formes se sont déjà révélées capables de fournir des résultats
comparables. On recommande aux concepteurs de nouveaux appareils
de lire avec soin les sources bibliographiques citées dans l’annexe D.
Après achèvement d’un nouvel appareil, on recommande de procéder
à sa qualification en entreprenant des essais portant sur un ou plusieurs
des matériaux de référence actuellement disponibles et correspondant
à des ordres de grandeur différents de résistance thermique.
La présente Norme internationale souligne seulement les conditions
indispensables à remplir pour concevoir et faire fonctionner un appareil
à plaque chaude gardée, de facon à obtenir des résultats corrects.
Un tableau résumant les valeurs limites pour les performances de I’ap-
pareil et pour les conditions d’essai énoncées dans la présente Norme
Internationale est fournie en annexe A. La présente Norme internatio-
nale contient aussi des modes opératoires et des pratiques recomman-
dés ainsi que des dimensions suggérées pour les éprouvettes, cet
ensemble d’éléments devant rehausser la qualité méthodologique
d’ensemble tout en aidant à améliorer la comparabilité interlaboratoire
ainsi que les programmes de mesures en collaboration.
vii
Page blanche
--
NORME INTERNATIONALE ISO 8302:1991 (F)
Détermination de la résistance
Isolation thermique -
thermique et des propriétés connexes en régime
stationnaire - Méthode de la plaque chaude gardée
Section 1: Généralités
Si les éprouvettes satisfont aux spkifications de
1 .l Domaine d’application
1.8.3, on pourra considérer la propriété obtenue
comme la conductivité thermique du matériau sou-
mis à l’essai.
La présente Norme internationale prescrit une mé-
thode d’essai qui définit l’utilisation de la plaque
chaude gardée pour mesurer le transfert de chaleur
en régime stationnaire à travers des éprouvettes en
forme de panneaux plans et permet de déduire par
1.2 Références normatives
calcul les propriétés de transmission thermique de
ces éprouvettes.
Les normes suivantes contiennent d
...