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/(m.K)
linear function of temperature.
Thermal resistivity r m.K/W
1.3.5 transfer factor of a specimen: Is defined by
Porosity
t
Local porosity
zt
P
c/ qd
-
c - - - --$- W(m.K)
J Y---
A7
1) In some cases it may be necessary to consider
also the temperature difference divided by the heat
It depends on experimental conditions and charac-
flow-rate; no special symbol is assigned to this quan-
terizes a specimen in relation with the combined
tity, sometimes also called resistance.
conduction and radiation heat transfer. It is often
2) In the most general case 4’ and grad Tdo not have
referred to elsewhere as measured, equivalent, ap-
parent or effective thermal conductivity of a speci-
the same orientation (7 is not defined through a single
men.
constant R but through a matrix of constants); more-
over conductivity changes while changing position
within the body, while changing the temperature and 1.3.6 thermal transmissivity of a material: Is defined
changes with time.
bY
j - %- W/(m.K)
The following definitions related to material proper-
-t- AR
ties are given in IS0 9251:
when Ad/AR is independent of the thickness d. It is
porous medium independent of experimental conditions and charac-
homogeneous medium terizes an insulating material in relation with com-
homogeneous porous medium bined conduction and radiation. Thermal
heterogeneous medium transmissivity can be seen as the limit reached by
isotropic medium the transfer factor in thick layers where combined
anisotropic medium conduction and radiation heat transfer takes place.
stable medium It is often referred to elsewhere as equivalent, ap-
parent or effective thermal conductivity of a
Other terms not defined in IS0 7345 or IS0 9251:
material.
1.3.1 thermally homogeneous medium: Is one in
1.3.7 steady-state heat transfer property: Generic
term to identify one of the following properties:
which thermal conductivity [A] is not a function of
thermal resistance, transfer factor, thermal conduc-
the position within the medium but may be a func-
tivity, thermal resistivity, thermal transmissivity,
tion of direction, time and temperature.
thermal conductance, mean thermal conductivity.
1.3.2 thermally isotropic medium: Is one in which
1.3.8 room temperature: Generic term to identify a
mean test temperature of a measurement such that
thermal conductivity [A] is not a function of direction
a man in a room would regard it comfortable if it
but may be a function of the position with the
were the temperature of that room.
medium, of time and of the temperature ([A] is de-
1.3,9 ambient temperature: Generic term to identify
fined through a single value A in each Doint).
the temperature in the vicinity of the edge of the
specimen or in the vicinity of the whole apparatus.
1.3.3 thermally stable medlum: Is one in which This temperature is the temperature within the cab-
inet where the apparatus is enclosed or that of the
=t
thermal conductivity R or [A] is not a function of laboratory for non-enclosed apparatus.
time, but may be a function of the co-ordinates, of
the temperature and, when applicable, of the direc- I .3,10 operator: Person responsible for carrying
. .
tion. - out the test and for the presentation through a report
of Ihe measured results.
1.3.4 mean thermal conductivity of a specimen: Is
1.3.11 data user: Person involved in the application
the property defined in steady-state conditions in a
body that has the form of a slab bounded by two and interpretation of measured results to judge
parallel, faces and by adiabatic material or system performance.
flat isothermal
IS0 8302:1991(E)
the tus in assigned test conditions and who identifies
Person who develops
1.3.12 designer:
predicted apparatus
test procedures to verify the
constructional details of an apparatus in order to
accuracy.
meet predefined performance knits for the appara-
1.4 Symbols and units
Unit
Dimension
Symbol
m*
A Metering area measured on a selected isothermal surface
m*
Area of the gap
“sl
m*
Area of the metering section
4n
\ ,
m
h Guard width, starting from the gap centre-line
.
m
Imbalance coefficient
c
J/(kg.K)
Specific heat capacity of the plate
J/(kg.K)
c Specific heat capacity of the specimen
m
&i Average thickness of a specimen
d, , d2 , . .) ds Thicknesses of specimens designated s1 , s2 , . . . . .y5
Metal plate thickness
Edge number
e
F Error in the metering area value
‘A
Error in the thickness value
Error due to edge heat losses
Ee
F Error in the electrical power value
IE
Error due to imbalance
E!J
Error due to non-symmetrical conditions
-
Error in the temperature difference
ET
-
Error in the heat flow-rate
F
‘4
m
Gap width
s?
W/(m* .K)
Density of heat flow-rate per unit temperature difference
ht
m
Side length of the metering section from gap centre to gap centre
-
Relative mass change after conditioning
mc
Relative mass change due to a conditioning after drying
Relative mass change after drying
4.
-
Relative mass change after test
m,
Mass as received kg
Ml
Mass after drying kg
M2
Mass after conditioning kg
.
M3
Mass after test kg
M.
Mass before test kg
MS
m
Perimeter
P
W/m*
Density of heat flow-rate
Q
W/m*
Edge density of heat flow-rate
m-K/W
Thermal resistivity
r
m* *K/W
R Thermal resistance
m* *K/W
Thermal resistance of edge insulation
Re
Time
t
W/(m.K)
Transfer factor
K
Temperature of the warm surface of the specimen
K
Temperature of the cold surface of the specimen
K
Ambient temperature (temperature in the vicinity of the specimen)

IS0 8302:1991 (E)
Unit
Symbol Dimension
K
Temperature on the edge of the specimen
rB
K
Mean temperature (usually (7; + 7; )/2)
cl
rn3
V Volume
m
Heating unit thickness
Y
-
Error parameter for the edge configuration
-
Error parameter for the surrounding temperature
z2
-
Error parameter for imbalance
z3
m
Ad Increment of thickness
m* *K/W
AR Increment of thermal resistance
Temperature difference (usually 7; - 7; ) K
AT
K
Temperature difference through the gap
ATs
S
Time interval
At
W/(m.K)
Increment of transfer factor
A cl7
W/(m.K)
E Emissivity
W/( m-K)
a Thermal conductivity
W/(m.K)
Thermal conductivity of a material facing the gap
a,
W/( m-K)
Thermal transmissivity
W/(m* UK)
Thermal conductance
A
-
Porosity
t
-
Local porosity
t
W
; Heat flow-rate
W
Heat flow-rate due to edge heat losses
@el
W
Heat flow-rate on the edge
@el
W
Heat flow-rate due to imbalance
%
W
Heat flow-rate in a test
@T
W
Heat flow-rate through the wires
@w
Gap heat flow-rate per unit temperature imbalance W/K
kg/m3
Density of the dry specimen
4J
kg/m3
Density of the plate
PP
kg/m3
Density of the specimen after conditioning
PS
5,67 W/(m* l K4)
Stefan-Boltzmann constant
*rl
It must be recognized, therefore, that the selection
1.5 Significance
of a typical value of heat transfer properties repre-
sentative of a material in a particular application
1.51 Factors influencing heat transfer
shall be based on a consideration of these factors
properties
and will not necessarily apply without modification
to all service conditions.
transfer properties of a specimen of mat-
The heat
eria I may
As an example, this method provides that the heat
transfer properties should be obtained on dried
mat-
- vary due to variability of composition of the
specimens, although in service such conditions may
erial or samples of it;
not be realized.
- be affected by moisture or other factors;
Even more basic is dependence of the heat transfer
properties on variables such as mean temperature
- change with time;
and the temperature difference. These dependen-
cies should be measured or the tests made under
- change with mean temperature; and
conditions typical of use.
- depend upon the thermal history.

IS0 8302:1991 (E)
slab(s) having flat parallel faces, a unidirectional
I S.2 Sampling
uniform density of heat flow-rate at steady-state
Heat transfer properties need an adequate amount conditions as the one that would exist in an infinite
of test information to be considered representative slab bounded by two flat parallel isothermal sur-
of a material. A heat transfer property of a material faces.
can be determined by a single measurement only if
the sample is typical of the material and the
Apparatus types
1.6.2
specimen(s) is (are) typical of the sample. The pro-
cedure for selecting the sample should normally be
From this basic pr ,inciple were derived two types of
specified in the material specification. The selection
guarded hot plate appara tus:
of the specimen from the sample may be partly
specified in the material specification. As sampling
a) with two specimens (and a central heating unit);
is beyond the scope of this test method, when the
problem is not covered by a material specification,
b) with a single specimen.
appropriate documents shall be considered.
1.6.2.1 Two-specimen apparatus
1.53 Accuracy and reproducibility
The evaluation of the accuracy of the method is
In the two specimen apparatus [see figure la)], a
complex and is a function of the apparatus design,
central round or square flat plate assembly consist-
of the related instrumentation and of the type of ing of a heater and metal surface plates and called
specimen under test. However, apparatus con- the heating unit is sandwiched between two nearly
structed and operated in accordance with this
identical specimens. The heat flow-rate is trans-
method is capable of measuring heat transfer prop-
ferred through the specimens to separate round or
erties accurate to within Ifi 2 % when the mean
square isothermal flat assemblies called the cooling
temperature of the test is near the room temper- units.
ature.
Single-specimen apparatus
1.6.2.2
With adequate precautions in the design of the ap-
paratus, and after extensive checking and cross-
In the single specimen apparatus [see figure lb)],
referencing of measurements with other similar
the second specimen is replaced b; a combination
apparatus, an accuracy of about + 5 % should be
of a piece of insulation and a gua;-d plate. A zero
obtainable anywhere in the full operating range of
temperature-difference is then established across
an apparatus. Such accuracy is normally easier to
this combination. Providing all other applicable re-
attain using separate apparatus for the extremes in
quirements of this Internation Standard are fulfilled,
the range. The reproducibility of subsequent meas-
accurate measurements and reporting according to
urements made by the apparatus on a specimen
this method may be accomplished with this type of
maintained within the apparatus without changes in
apparatus, but particular reference to the modifica-
test conditions is normally much better than 1 %.
tion of the normal hot plate apparatus with two
When measurements are made on the same refer-
specimens should be made in the report.
ence specimen removed and then mounted again
after long time intervals, the reproducibility of
measurements is normally better than r)l 1 %. This
1.6.3 Heating and cooling units
larger figure is due to minor changes in test condi-
tions, such as the pressure of the plates on the
The heating unit consists of a separate metering
specimen (that affect contact resistances), the rela-
section, where the unidirectional uniform and con-
tive humidity of the air around the specimen (that
stant density of heat flow-rate can be established,
affects its moisture contents), etc.
surrounded by a guard section separated by a nar-
row gap. The cooling units may consist of a contin-
These levels of reproducibility are required to iden-
uous flat plate assembly but it is preferable to have
tify errors in the method and is desirable in quality
them in a similar form to the heating unit.
control applications.
1.6 Principle 1.6.4 Edge insulation and auxiliary guarded
sections
1.6.1 Apparatus principle
Additional edge insulation and/or auxiliary guard
The arded h ot plate #ratus is intended to es- sections are required, especially when operating
!w aPPa
tabli sh within specime in the form of u niform
above or below room temperature.
n(s) 9
IS0 8302:1991(E)
H GF
FG H
H GF
. .
E Es I
II c 0 I EsE I
EE DCD M
5 L
adI Two-specimen apparatus
b) Single-specimen apparatus
Key
A Metering section heater
B
Metering section surface plates
C Guard section heater
D
Guard section surface plates
E Cooling unit
Cooling unit surface plate
Es
F Differential thermocouples
G Heating unit surface thermocouples
H Cooling unit surface thermocouples
I
Test specimen
L Guard plate
M
Guard plate insulation
N Guard plate differential thermocouples
-- General features of two-specimen and single-specimen guarded hot plate apparatus
Figure I
IS0 8302:1991 (E)
1.6.5 Definition of the guarded hot plate
1.7 Limitations due to apparatus
apparatus
Limitations due to contact resistances
1.7.1
The term “guarded hot plate” applies to the entire
assembled apparatus, that, hence, is called
When testing a specimen of high thermal
“guarded hot plate apparatus”. The general features
conductance and rigid (i.e. specimens of a material
of the apparatus with specimens installed are shown
too hard and unyielding to be appreciably altered in
in figure 1.
shape by the pressure of the heating and cooling
units), even small non-uniformities of the surface of
both specimen and the apparatus (surfaces not per-
1.6.6 Measuring the density of heat flow-rate
fectly flat) will allow contact resistances not uni-
formly distributed between the specimens and the
With the establishment of steady-state in the meter-
plates of the heating and of the cooling units.
ing section, the density of heat flow-rate, 41 is de-
termined from measurement of the heat-flow-rate,
These will cause non-uniform heat flow-rate distrib-
@, and the metering area, A, that (32 crosses.
ution and thermal field distortions within the speci-
mens; moreover, they will make accurate surface
temperature measurements difficult to undertake.
1.6.7 Measuring the temperature difference
For specimens having thermal resistances less than
0,l m*.K/W, special techniques for measuring sur-
The temperature difference across the specimen,
face temperatures will be required. Metal surfaces
A7T, is measured by temperature sensors fixed at the
should be machined or cut flat ancl parallel and
surfaces of the metal plates and/or those of the
stress-relieved.
specimens where appropriate.
1.7.2 Upper limits for the thermal resistance
1.6.8 Measuring the thermal resistance or
The upper limit of thermal resistance that can be
transfer factor
measured is limited by the stability of the power
supplied to the heating unit, the ability of the instru-
The thermal resistance, R, is calculated from a
mentation to measure power level and the extent of
knowledge of 4, A and AT if the appropriate condi-
the heat losses or gains due to temperature imbal-
tions given in 1.8.1 are realized. If the thickness, d,
ance errors (analysed later) between the central
of the specimen is measured, the transfer factor,
metering and guard sections of the specimens and
of the heating unit.
e7- may be computed.
1.7.3 Limits to temperature difference
1.6.9 Computing thermal conductivity
Provided that uniformity and stability of the temper-
The mean thermal conductivity, R of the specimen
ature of the surfaces of the heating and cooling unit
may also be computed if the appropriate conditions
plates, the noise, resolution and accuracy of the
given in 1.8.2 are realized and the thickness, n, of
instrumentation and the restrictions on temperature
the specimen is measured.
measurements can be maintained within the limits ,
outlined in sections 2 and 3, temperature differences
as low as 5 K, when measured differentially, can be
1.6.10 Apparatus limits
used in the measurements, provided the require-
ments described in 2.1.4.1.2 to 2.1.4.1.4 are met.
The application of the method is limited by the ca-
Lower temperature differences shall be reported as
pability of the apparatus to maintain the
non-compliance with this International Standard.
unidirectional uniform and constant density of heat
flow-rate in the specimen coupled with the ability to
If temperature measurements of each plate are
measure power, temperature and dimensions to the
made by means of thermocouples with independent
limit of accuracy required.
reference junctions, the accuracy of the calibration
of each thermocouple may be the limiting factor in
the accuracy of measured temperature differences.
1.6.11 Specimen limits
In this case, it is recommended that temperature
differences of at least 10 K to 20 K are used in order
The application of the method is also limited by the
to minimize temperature-difference measurement
form of the specimen(s) and the degree to which
errors.
they are identical in thickness and uniformity of
structure (in the case of two-specimen apparatus) Higher temperature differences are limited only by
and whether their surfaces are flat or parallel. the capability of th e apparatus
to deliver enough
IS0 8302:1991 (E)
while maintaining required temperature uni-
power 1.7.8 Vacuum conditions
form ity
Particular care must be taken if a guarded hot plate
apparatus is used for measurements under vacuum
1.7.4 Maximum specimen thickness conditions. If a high vacuum is desired, the materials
of the apparatus must be carefully selected to avoid
The boundary conditions at the edges of the speci- excessive outgassing. Under vacuum conditions,
mens due to the effects of edge insulation, of auxil- especially at lower temperatures, serious errors can
iary guard heaters and of surrounding ambient arise if due care is not taken when installing heater
temperature will limit the maximum thickness of and temperature sensor leads so as to minimize
extraneous heat flow-rates and temperature meas-
specimen for any one configuration, as described in
urement errors.
section 2 (see also 3.2.1). For inhomogeneous, com-
posite or layered specimens, the mean thermal
conductivity of each layer should be less than twice
1.7.9 Apparatus size
that of any other layer.
The overall size of a guarded hot plate apparatus
This shall be regarded as a rough rule of thumb
will be governed by the specimen dimensions which
asking only for an estimate made by the operator
range normally within the limits of 0,2 m to 1 m di-
that does not necessarily imply the measurement of
ameter or square. Samples smaller than 0,3 m may
conductivity of each layer. it is expected that in this
not be representative of the bulk material, while
situation the accuracy will remain close to the one
specimens larger than 0,5 m may create consider-
predictable for tests on homogeneous specimens.
able problems in maintaining the flatness of the
No guidelines can be supplied to assess measure-
specimens and plates, temperature uniformity,
ment accuracy when this requirement is not met.
equilibrium time and total cost within acceptable
fimits.
1.7.5 Minimum specimen thickness
For ease of inter-laboratory comparisons and for
general improvement in collaborative measure-
The minimum specimen thickness is limited by con-
ments, it is recommended that the design of future
tact resistances given in 1.7.1. Where thermal con-
guarded hot plate apparatus be based upon one of
resistivity or thermal
ductivity or thermal
the following suggested standard dimensions:
transmissivity or transfer factor is required, the
minimum specimen thickness is also limited by the
--- 0,3 m diameter or square;
accuracy of the instrumentation for measuring the
thickness.
-- 0,5 m diameter or square;
and in addition:
1.7.6 Metering area definition
--
0,2 m diameter or square if only homogeneous
materials are tested;
Theoretical investigations show that the metering
area, i.e. the area of the specimen traversed by the
--
1 m diameter or square if specimens are to be
heat flow-rate fed by the central metering section, is
measured at a thickness that exceeds the limits
related to the specimen thickness and to the gap
permitted for an 0,5 m apparatus.
width. As the thickness tends to zero, the metering
area tends to the area of the central metering sec-
tion, while for thick specimens the metering area is
1.8 Limitations due to specimen
bounded by the line defining the centre of the gap
(2.1.1.3). To avoid complex corrections, this defi-
1.8.1 Thermal resistance, thermal
nition can be retained, provided the thickness of the
conductance or transfer factor
specimen is at least ten times the width of the gap.
For some special applications see also 3.1~).
1.8.1.1 Specimen homogeneity
1.7.7 Maximum operating temperature When making measurements of thermal resistance
or thermal conductance in inhomogeneous speci-
The maximum operating temperature of the heating mens, the density of heat flow-rate both within the
specimen and over the faces of the metering area
and cooling units may be limited by oxidation, ther-
may be neither unidirectional nor uniform. Thermal
mal stress or other factors which degrade the
field distortions will be present within the specimen
flatness and uniformity of the surface plate and by
changes of electrical resistivity of electrical insu- and can give rise to serious errors. The region in the
specimen contiguous to the metering area and es-
lations which may affect accuracy of all electrical
pecially near the edges of this area is most critical.
measurements.
IS0 8302:1991 (E)
and systems, a complex dependence may occur at
It is hard to give reliable guidelines on the applica-
temperature differences which are typical of use. In
bility of the method in such cases. The major risk is
that the imbalance errors, edge heat loss errors, these cases, it is preferable to use a temperature
etc., now unpredictable, can vary in an unpredict- difference typical of use and then to determine an
able way when inhomogeneities take different rela- approximate relationship for a range of temperature
tive positions within the specimen. The result is that differences. The dependence can be linear for a
wide range of temperature differences.
all the checks proposed in 3.4 can be affected by
systematic errors masking the true differences re-
Some specimens, while meeting the homogeneity
lated to the different tests.
criteria, are anisotropic in that the component of
thermal conductivity measured in a direction paral-
In some specimens the variation in structure may
occur over small distances. This is true for many lel to the surfaces is different to that measured in a
thermal insulations. direction normal to the surfaces. For such speci-
mens, this can result in larger imbalance and edge 1
In other specimens direct thermal short circuits may
loss errors. If the ratio between these two measur-
exist between the surfaces of the specimens in con-
able values is lower than two, reporting according ’
tact with the plate of the heating and cooling units.
to this method is still possible if imbalance and edge
The largest effect occurs when sections of material
heat loss errors are determined separately with
which conduct heat readily, with extended surface
anisotropic specimens mounted in the apparatus.
area on each side of the specimen, are connected
by a path of low thermal resistance relative to other
paths.
1.8.3 Thermal conductivity, thermal
transmissivity or thermal resistivity of a
material
1.8.1.2 Temperature-difference correlation
Thermal resistance or thermal conductance are of-
1.8.3.1 General
ten a function of temperature differences across the
specimen. In the report, the range of temperature
In order to determine the thermal conductivity or
differences that apply to the reported values of the
thermal resistivity of a material, the criteria of 1.8.2
two properties must be defined, or it must be clearly
shall be fulfilled. In addition, adequate sampling
stated that the reported value was determined at a
must be performed to ensure that the material is
single temperature difference.
homogeneous or homogeneous porous, and that the
measurements are representative of the whole
material, product or system. The thickness of the
specimens must be greater than that for which the
1.8.2 Mean thermal conductivity of a
transfer factor of the material, product or system
specimen
does not change by more than 2 % with further in-
crease in thickness.
In order to determine the mean thermal conductivity
(or thermal transmissivity) of a specimen (see
1.3.4), the criteria of 1.8.1 shall be fulfilled. The
1.8.3.2 Dependence on specimen thickness
specimen shall be homogeneous or homogeneous
porous as defined in IS0 9251. Homogeneous
Of the processes involved, only conduction produces
porous specimens shall be such that any inhomo-
a thermal resistance that is directly proportional to
geneity has dimensions smaller than one-tenth of
the thickness of a specimen. The others result in a
the specimen thickness. In addition, at any one
more complex relationship. The thinner and less
mean temperature, the thermal resistance shall also
dense the material, the more likely that the resist-
be independent of the temperature difference es-
ance depends on processes other than conduction.
tablished across the specimen.
The result is a condition that does not satisfy the
requirements of the definitions for thermal conduc-
The thermal resistance of a material is known to
tivity and thermal resistivity -- both of which are in-
depend on the relative magnitude of the heat trans-
trinsic properties - since the transfer factor shows
fer process involved. Heat conduction, radiation and
a dependence on the specimen thickness. For such
convection are the primary mechanisms. However,
materials, it may be desirable to determine the
the mechanisms can combine or couple to produce
thermal resistance at conditions applicable to their
non-linear effects that are difficult to analyse or
use. There is believed to be a lower limiting thick-
measure even though the basic mechanisms are
ness for all materials below which such a depend-
well researched and understood.
ence occurs. Below this thickness, the specimen
The magnitude of all heat transfer processes de- may have unique thermal heat transfer properties,
pends upon the temperature difference established but not the material. It remains, therefore, to estab-
across the specimen. For many materials, products
lish this minimum thickness by measurements.
IS0 8302:1991 (E)
1.8.3.3 Determination of minimum thickness for surfaces of the plates, added resistance caused by
which heat transfer properties of the material may poor specimen surfaces, and added resistance
be defined caused by the coupling of the conduction and radi-
ation modes of heat transfer in the specimens. All
three can affect the measurements in the same way,
If the minimum thickness for which the thermal
and often the three may be additive.
transmissivity can be defined is not known, it is
necessary to estimate this thickness.
1.8.4 Warping
In the absence of an established method, the some-
what crude procedure outlined in 3.4.2 may be used Special care should be exercised with specimens
for determining the thickness and whether it occurs with large coefficients of thermal expansion that
warp excessively when subjected to a temperature
in the range of thicknesses in which a material is
likely to be used. gradient. The warping may damage the apparatus
or may cause additional contact resistance that may
It is important to differentiate between added ther- lead to serious errors in the measurement. Specially
mal resistance in measurements caused by the designed apparatus may be necessary to measure
placement of the temperature sensors below the such materials.
IS0 8302:1991 (E)
Section 2:
Apparatus and error evaluation
The heating unit shall be designed to ensure ade-
2.1 Apparatus description and design
quate density of heat flow-rate and suitable charac-
requirements
teristics for the intended use. The heating unit shall
be designed and constructed so that when in oper-
Throughout the majority of this section aparatus re-
ation, deviations from temperature uniformity for
quiring the use of a pair of specimens is described;
each face are not greater than 2 % of the temper-
the requirements that apply to the single-specimen
ature difference across the specimen.
apparatus can be readily identified.
For the two-specimen apparatus the two faces of the
2.1.1 Heating unit metering section and of the guard section should be
within 0,2 K of their average temperature, at least
for specimens having a thermal resistance greater
2.1 .I .I General description
than 0,l m*.K/W and tested at a mean test temper-
ature close to room temperature.
The heating unit consists of a central metering sec-
tion and a guard section. The metering section con-
The heating unit shall also be designed and con-
sists of a metering
...

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 des dispositions
La méthode d’essai est une méthode de mesure qui, par suite de la référence qui en est faite,
constituent des dispositions valables pour la pré-
absolue ou primaire des propriétés de transmission
sente Norme internationale. Au moment de la pu-
thermique puisque seules sont exigées les mesures
blication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
de longueur, température et puissance électrique.
Toute norme est sujette à révision et les parties
prenantes des accords fondés sur la présente
Les procès-verbaux se rapportant à cet essai nor-
Norme internationale sont invitées à rechercher la
malisé ne doivent jamais concerner des éprouvettes
inférieure à possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes
ayant une résistance thermique
des normes indiquées ci-apres. Les membres de la
0,l mz*K/W, pourvu que l’épaisseur ne dépasse pas
CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes
les limites mentionnées en 1.7.4.
internationales en vigueur à un moment donné.
La limite inférieure pour la résistance thermique
ISO 7345: 1987, Isolation thermique - Grandeurs
peut être égale à 0,02 rnp*K/W mais la précision in-
physiques et délinitions.
diquée en 1.5.3 peut ne pas être respectée dans
toute la gamme.
ISO 9229: -‘1, Isolation thermique -- Matériaux, pro-
Si les éprouvettes satisfont seulement aux spéci- duits et systèmes isokmts thermiques -
Vocabulaire.
fications de 1.8.1, les propriétés obtenues doivent
être considérées comme conductance thermique et
ISO 9251: 1987, Isolation thermique - Conditions de
résistance thermique ou facteur de transfert de
transfert thermique et propriétés des matériaux -
l’éprouvette.
Vocabulaire.
Si les éprouvettes satisfont aux spécifications de
ISO 9288:1989, Isolation thermique - Transfert de
1.8.2, la propriété obtenue doit être considérée
comme étant la conductivité thermique moyenne de chaleur par rayonnement - Grandeurs physiques et
l’éprouvette soumise à essai. définitions.
1) À publier.
ISO 9346:1987, Isolation thermique - Transfert de
=c
masse - Grandeurs physiques et définitions. température ([A] est défini par l’intermédiaire d’une
seule valeur R en chaque point).
1.3.3 milieu thermiquement stable: Milieu dans
1.3 Définitions
lequel la conductivité thermique R ou [?J n’est pas
Pour les besoins de la présente Norme internatio-
fonction du temps, mais peut être fonction de la
nale, les définitions suivantes s’appliquent.
température et, le cas échéant, de la direction.
Les grandeurs suivantes sont définies dans
I’ISO 7345 ou dans I’ISO 9251.
1.3.4 conductivité thermique
moyenne d‘une
éprouvette: Propriété définie en régime stationnaire
dans un corps qui a la forme d’une plaque limitée
Grandeur Symbole Unité
par deux faces planes, parallèles et isothermes, et
Flux thermique @ W
pat des côtés perpendiculaires aux faces,
Densité du flux thermique W/m*
Q
adiabatiques, le corps étant constitué d’un matériau
Résistance thermique’)
R m* -K/W
thermiquement homogène, isotrope (ou anisotrope
avec un axe de symétrie perpendiculaire aux faces),
Conductance thermique A W/(m* *K)
stable dans les limites de précision d’un mesurage
Conductivité thermique*) R W/(m.K)
et le temps nécessaire à son exécution, et avec une
Résistivité thermique r m-K/W
Porosité
5 conductivité thermique R. ou [A] constante ou fonc-
tion linéaire de la température.
Porosité locale
r
P
1) Dans certains cas, il peut être nécessaire de 1.3.5 facteur de transfert d’une éprouvette: Est dé-
prendre en considération la différence de température
fini par
divisée par le flux thermique; aucun symbole particu-
lier n’est attribué à cette grandeur.
c/
!Id
-
c ---$-W(m.K)
,--
2) Dans le cas le plus genéral, q et grad T n’ont pas A7
la même orientation (; n’est pas défini par une seule
II dépend des conditions expérimentales et caracté-
constante, mais par une matrice de constantes); en
rise une éprouvette vis-à-vis du transfert de chaleur
outre, la conductivité thermique varie avec la po-
combiné, par conduction et rayonnement. II est
sition, la température et le temps à l’intérieur du
souvent désigné par ailleurs sous le nom de con-
corps.
ductivité thermique mesurée! équivalente, appa-
rente ou effective d’une éprouvette.
Les définitions suivantes relatives aux propriétés du
matériau sont données dans I’ISO 9251:
1.3.6 transmissivité thermique d’un matériau: Est
définie par
milieu poreux
milieu homogène
A -H W/(m.K)
milieu poreux homog ène
“t- AR
milieu hétérogène
quand AdlAR est indépendant de l’épaisseur d. Elle
milieu isotrope
est indépendante des conditions expérimentales et
milieu anisotrope
caractérise un matériau isolant en relation avec le
milieu stable
transfert de chaleur par conduction et rayonnement.
Autres termes qui ne sont pas définis dans
La transmissivité thermique peut être considérée
I’ISO 7345 ou I’ISO 9251:
comme une limite du facteur de transfert pour des
couches épaisses dans le cas d’un transfert de
chaleur combiné par conduction et rayonnement.
1.3.1 milieu thermiquement homogène: Milieu dans
Elle est souvent désignée par ailleurs sous le nom
de conductivité thermique mesurée, équivalente,
lequel la conductivité thermique [A] n’est pas fonc-
apparente ou effective d’un matériau.
tion de la position du point considéré, mais qui peut
être fonction de la direction, du temps et de la tem-
pérature.
4.3.7 propriété de transmission thermique en ré-
gime stationnaire: Terme générique utilisé pour dé-
1.3.2 milieu thermiquement isotrope: Milieu dans finir une des propriétés suivantes: résistance
thermique, facteur de transfert, conductivité thermi-
lequel la conductivité thermique [A] n’est pas fonc- que, résistivité thermique, transmissivité thermique,
tion de la direction, mais peut être fonction de la conductance thermique, conductivité thermique
position à l’intérieur du milieu, du temps et de la moyenne.

3.3.11 utilisateur de données: Personne impliquée
1.3.8 température de la pièce: Terme générique
dans l’application et l’interprétation des résultats
utilisé pour définir des mesurages effectués à une
mesurés en vue de juger la performance du maté-
température d’essai moyenne qui peut être consi-
riau ou du système.
dérée comme confortable pour l’homme.
1.3.9 température ambiante: Terme générique uti-
1.3.12 concepteur: Personne qui met au point les
lisé pour définir la température au voisinage des
détails de construction d’un appareil afin de satis-
bords de l’éprouvette, ou au voisinage de l’appareil
faire les limites de performance prédéfinies pour
entier. Cette température est celle de l’enceinte
l’appareil dans des conditions d’essai données et
contenant l’appareil ou celle du laboratoire, dans le
qui définit les procédures d’essais pour vérifier la
cas d’un appareil non enfermé.
précision prévue de l’appareil.
1.3.10 opérateur: Personne responsable de I’exé-
cution de l’essai et de la présentation par l’inter-
médiaire d’un rapport des résultats mesurés.
1.4 Symboles et unités
Unité
Grandeur
m*
Aire mesurée sur une surface isotherme choisie
m*
Surface du déjoint
m*
Surface de la zone de mesure
m
Largeur de la garde à partir de l’axe du déjoint
m
Coefficient de déséquilibre
J/(kg-K)
Capacité thermique massique de la plaque
J/(kg-K)
Capacité thermique massique de l’éprouvette
m
Épaisseur moyenne d’une éprouvette
m
Épaisseurs des éprouvettes notées s, , s2 , . . . . s5
-
Coefficient de bord
Erreur sur la valeur de l’aire de mesure
-
Erreur sur la valeur de l’épaisseur
-
Erreur due aux pertes de chaleur latérales
-
Erreur sur la valeur de la puissance électrique
-
Erreur due au déséquilibre
Erreur due aux conditions non symétriques
-
Erreur sur la différence de température
Erreur sur le flux thermique
m
Largeur du déjoint
W/(m* -K)
Densité de flux thermique par unité de différence de température
m
Longueur du côté de l’aire de mesure entre deux axes parallèles au
déjoint
-
Modification relative de la masse après conditionnement
-
Modification relative de la masse après séchage
Modification relative de la masse à la réception
de la masse après essai
Modifîca tion relative
Masse à la réception kg
Masse après séchage kg
Masse après conditionnement kg
Masse après essai kg
Masse avant essai
kg
m
Périmètre
W/m*
Densité de flux thermique
Grandeur Unité
Densité de flux thermique latéral W/m2
Résistivité thermique m*KAN
Résistance thermique m* *K/W
Rbsistance de l’isolation latérale m2 *K/W
S
Temps
Facteur de transfert W/( m-K)
Température de la surface froide de l’éprouvette K
Températures ambiante (température au voisinage de l’éprouvette) K
K
Température de bord de l’éprouvette
K
Température moyenne [normalement (7; + 7;)/2 ]
Volume m3
m
Épaisseur de l’élément chauffant
-
Paramètre d’incertitude relatif à la configuration de bord
-
Paramètre d’incertitude relatif à la température ambiante
-
Paramètre d’incertitude relatif au désitquilibre
m
Augmentation de l’épaisseur
m2 *K/W
Augmentation de la résistance thermique
K
Différence de température (en général 7; - 7; )
K
Différence de température aux bornes du déjoint
S
Intervalle de temps
W/( m-K)
Augmentation du facteur de transfert
W/(m-K)
Émissivité
W/( m K)
Conductivité thermique
W/( m*K)
Conductivité thermique d’un matériau situé au regard du dejoint
W/( m-K)
Transmissivité thermique
\M/(m:- OK)
Conductance thermique
-
Porosité
-
Porosité locale
vv
Flux thermique
W
Flux thermique dû aux pertes latérales
W
Flux thermique de bord
W
Flux thermique dû au déséquilibre
W
Flux thermique durant un essai
W
Flux thermique dans les fils
W/K
Flux thermique au déjoint par degré de déséquilibre de température
kq/m3
Masse volumique de l’éprouvette sèche
kq/m3
Masse volumique de la plaque
I&n3
Masse volumique de l’éprouvette
5,67 Wl(m2 .K4)
Constante de Stefan-Boltzmann
Comme l’échantillonnage va au-delà du cadre de la
1.5 Signification
méthode d’essai spécifiée dans la présente Norme
internationale, quand le problème n’est pas couvert
par une spécification du matériau, les documents
1.51 Facteurs ayant une influence sur les appropriés doivent être considérés.
proprlétés de transmission thermique
1.53 Précislon et reproductibilité
Les propriétés de transmission thermique d’une
éprouvette de matériau peuvent
L’évaluation de la précision de la méthode est
complexe et dépend de la conception de I’appa-
- varier du fait de la variabilité de la composition
reillage, de l’instrumentation qui est adjointe, et du
du matériau ou de ses échantillons;
type d’éprouvette soumise à l’essai.
- être influencées par l’humidité ou d’autres fac-
Cependant, des appareillages construits et utilisés
teurs;
conformément à cette méthode sont capables de
mesurer des propriétés de transmission thermique
- évoluer avec le temps;
avec une précision de & 2 % lorsque la température
moyenne de l’essai est proche de la température
- varier en fonction de la température moyenne,
de la pièce.
et
Avec les précautions adéquates pour la conception
de l’appareillage et après des vérifications appro-
- dépendre de l’histoire thermique.
fondies et des essais croisés avec d’autres appa-
II est donc impératif d’admettre que le choix d’une reillages similaires, une précision d’environ + 5 O/o
valeur caractérisant les propriétés de transmission devrait être obtenue dans tout le domaine de-fonc-
thermique, représentatives d’un matériau dans une tionnement d’un appareillage. Une telle précision
application particulière, doit être basé sur la prise est normalement plus facile à atteindre en utilisant
en compte de ces facteurs et ne s’applique pas né- des appareillages différents pour les valeurs extrê-
cessairement à toutes les conditions de fonction- mes. La reproductibilité des mesurages successifs
nement sans modifications préalables. réalisée avec l’appareillage sur une éprouvette
maintenue dans l’appareil sans modification des
Par exemple, la présente méthode prévoit que les
conditions d’essais est normalement bien meilleure
propriétés de transmission thermique doivent être
que 1 %. Lorsque les mesures sont effectuées sur
obtenues sur des éprouvettes sèches, mais il est
une même éprouvette de référence sortie de I’ap-
possible qu’en fonctionnement, de telles conditions
pareil puis remise en place à des intervalles de
ne soient pas remplies.
temps importants, la reproductibilité des mesures
est normalement meilleure que & 1 %. Cette valeur
Plus fondamentale encore est la dépendance des
plus élevée est due aux légères différences des
propriétés de transmission thermique vis-à-vis de
conditions d’essai comme la pression des plaques
variables comme la température moyenne et la dif-
sur l’éprouvette (ce qui modifie les résistances de
férence de température. Ces influences devraient
contact), l’humidité relative de l’air environnant
être évaluées par mesure, ou bien l’essai devrait
l’éprouvette (ce qui modifie sa teneur en humidité),
être effectué dans des conditions représentatives du
etc.
fonctionnement.
Ces niveaux de reproductibilité sont nécessaires
pour permettre la mise en évidence d’erreurs dans
la méthode et sont souhaitables pour les applica-
1.52 Échantillonnage
tions en contrôle de qualité.
II faut adjoindre aux propriétés de transmission
thermique un ensemble adéquat d’informations pour
1.6 Principe
qu’on puisse les considérer comme représentatives
d’un matériau. Une propriété de transmission ther-
1.6.1 Principe de l’appareillage
mique d’un matériau ne peut être déterminée par
une seule mesure que si l’échantillon est représen-
L’appareillage à plaque chaude gardée a pour rôle
tatif du matériau et si l’éprouvette (ou les éprou-
d’établir à travers l’éprouvette (ou les éprouvettes)
vettes) est (sont) représentative(s) de l’échantillon.
en forme de plaque uniforme ayant des faces planes
La marche à suivre pour choisir l’échantillon devrait et parallèles, une densité de flux thermique
constante et uniforme en régime stationnaire tel que
normalement figurer dans la spécifïcation du maté-
celui existant dans une plaque infinie bordée par
riau. Le choix d’une éprouvette dans l’échantillon
deux plaques isothermes et uniformes ayant des fa-
peut être partiellement indiqué dans la spécification
ces planes et parallèles.
du matériau.
1.6.2 Types d’appareillage 1.6.5 Définition de l’appareil à plaque chaude
gardée
À partir de ce principe de base, on obtient deux ty-
L’expression ((plaque chaude gardée)) s’applique à
pes d’appareillage à plaque chaude gardée, à sa-
l’appareillage pris dans son ensemble qui est donc
voir:
appelé ((appareil à plaque chaude gardée)). L’aspect
général de l’appareillage avec les éprouvettes po-
pareillage à deux é prouvettes (et un élément
a) aP
sitionnées est donné à la figure 1.
de chauffage C entral);
b) appareillage à une seule éprouvette.
1.6.6 Mesurage de la densité de f ux
thermique
1.6.2.1 Appareillage à deux éprouvettes
Avec l’établissement d’un régime stat onnaire dans
la zone de mesure, la densité de flux thermique, q,
deux éprouvettes [voir
Dans l’appareillage à
est déterminée par la mesure du flux thermique, 0,
figure la)], une plaque plane centrale composite
et de la zone de mesure, R, que traverse @.
ronde ou carrée constituée d’une source chauffante
et de plaques métalliques de surfacage, appelée
1.6.7 Mesurage de la différence de
élément chaud, est intercalée entre deux éprou-
température
vettes aussi identiques que possible. Le flux ther-
mique est transmis au travers des éprouvettes à
La différence de température aux bornes des
d’autres plaques planes, isothermes, rondes ou
éprouvettes, A7’, est mesurée par des capteurs de
carrées appelées éléments froids.
température fixés à la surface des plaques métalli-
ques et/ou à la surface des éprouvettes lorsque
c’est approprié.
1.6.2.2 Appareillage à une seule éprouvette
Dans l’appareillage à une seule éprouvette [voir fi- 1.6.8 Mesurage de la résistance thermique ou
gure lb)], la seconde éprouvette est remplacée par
du facteur de transfert
la combinaison d’un élément isolant et d’une plaque
gardée. Une différence de température égale à zéro La résistance thermique, R, est calculée à partir de
est alors établie au travers de ce dernier ensemble. q, A et A7’, si les conditions appropriées données
Sous réserve que les autres exigences applicables en 1.8.1 sont remplies. Si l’épaisseur d, de I’éprou-
de la présente Norme internationale soient satis- vette est mesurée, on peut calculer le facteur de
faites, des mesures précises et un compte rendu en
transfert, -9.
accord avec la méthode peuvent être réalisés avec
cet appareillage mais une référence particulière à
la modification, par rapport à l’appareil normal à
1.6.9 Calcul de la conductivité thermique
plaque chaude gardée à deux échantillons, doit fi-
gurer dans le rapport d’essai.
La conductivité thermique, moyenne, % d’une
eprouvette peut aussi être calculée si les conditions
appropriées données en 1.8.2 sont remplies et si
1.6.3 Éléments chauds et froids l’épaisseur, d, de l’éprouvette est mesurée.
L’élément chaud est composé d’une zone centrale
1.6.10 Limites dues à l’appareillage
de mesure distincte dans laquelle peut être établie
une densité de flux thermique uniforme et L’application de la méthode est limitée par la pos-
unidirectionnelle constante, entourée par une zone sibilité de l’appareillage de maintenir une densité
de garde séparée de la précédente par un déjoint de flux thermique constante uniforme et
étroit. Les éléments froids peuvent être composés
unidirectionnelle dans l’éprouvette et par la possi-
d’un ensemble continu de plaques planes, mais il
bilité de mesurer la puissance, la température et les
est préférable qu’ils aient une forme similaire à
dimensions dans les limites de la précision exigée.
celle de l’élément chaud.
1.6.11 Limites dues aux éprouvettes
1.6.4 Isolation latérale et gardes auxiliaires L’application de la méthode est aussi limitée par la
forme de l’éprouvette (ou des éprouvettes) et par
leur degré d’identité d’épaisseur et d’uniformité de
Une isolation latérale complémentaire et/ou des
gardes auxiliaires sont indispensables, spé- structure (dans le cas d’un appareillage à deux
eprouvettes) ainsi que de planéité et de parallélisme
cialement lors du fonctionnement à température su-
de leur surface.
périeure ou inférieure à celle de la pièce.

FG H H GF
E Es I C D I EsE EE I DCD
s
Appareil à deux bprouvettes
a1 b) Appareil à une seule hprouvette
L6gende
Élément chauffant de la zone de mesure
A
B Plaques de surfaçage de la zone de mesure
C Élement chauffant de la zone de garde
D Plaques de surfaçage de la zone de garde
E Élément froid
E, Plaques de surfaçage de l’élément froid
F Thermocouples différentiels
G Thermocouples de surface de l’élément chaud
H Thermocouples de surface de I’élement froid
I Éprouvette
L Plaque de garde
M Isolation de la plaque de garde
N Thermocouples différentiels de la plaque de garde
Figure 1 - Principaux éléments constituant un appareil à plaque chaude gardée à une ou à deux éprouvettes

Si les mesurages de température de chaque plaque
1.7 Limitations tenant compte de
sont faits à l’aide de thermocouples ayant leurs
l’appareillage
soudures de référence indépendantes les unes des
autres, la précision de l’étalonnage de chaque ther-
mocouple peut être le facteur qui limite la précision
1.7.1 Lim #itation s dues aux résista s de
des différences de température mesurées. Dans ce
contact
cas, il est recommandé d’utiliser des différences de
température au moins égales à des valeurs allant
Dans le cas d’une éprouvette rigide, de conductivité
de 10 K à 20 K afin de minimiser les erreurs sur la
thermique élevée (c’est-à-dire en un matériau trop
mesure des différences de température.
dur et dont la forme ne peut être modifiée de facon
appréciable par la pression des éléments chaud et
Les valeurs élevées des différences de température
froid), des irrégularités des surfaces - même pe-
proviennent seulement de l’aptitude de I’appa-
tites - de l’éprouvette et de l’appareil (surfaces
reillage à délivrer suffisamment de puissance du-
imparfaitement planes) introduiront des résistances
rant la période pendant laquelle la température doit
non uniformément entre
de contact réparties
rester uniforme.
l’éprouvette (ou les éprouvettes) et les surfaces ac-
tives des éléments chaud et froid.
1.7.4 Épaisseur maximale de l’éprouvette
Les surfaces actives entraîneront une répartition
Les conditions limites sur les bords des éprouvettes,
non uniforme du flux thermique et des distorsions
dues aux effets de l’isolation latérale, des circuits
du champ thermique à l’intérieur des éprouvettes
de chauffage, des gardes auxiliaires chaudes et de
et, en outre, rendront les mesurages des tempéra-
la température de l’environnement entraîneront une
tures de surface difficiles à réaliser.
epaisseur maximale d’éprouvette pour les diverses
Pour les éprouvettes dont la résistance est infé-
configurations décrites dans la section 2 (voir aussi
rieure à 0,l ms*K/W, des techniques spéciales pour
3.2.1). Pour les éprouvettes non homogènes, com-
la mesure des températures de surface doivent être posites ou multicouches, la conductivité thermique
utilisées.
moyenne de chaque couche doit être inferieure au
double de celle de n’importe quelle autre couche.
Les surfaces métalliques doivent être usinées ou
Cela doit être considéré comme une règle empiri-
découpées planes et parallèles et les contraintes li-
que demandant seulement une estimation faite par
bérées.
l’opérateur, ce qui n’implique pas nécessairement
une mesure de la conductivité de chaque couche. II
est vraisemblabe que, dans cette situation, !a préci-
1.7.2 Limitations supérieures pour la
sion restera proche de celle que l’on peut prédire
résistance thermique
pour l’essai d’une éprouvette homogène. Aucune
instruction ne peut être fournie pour évaluer la pré-
La limite supérieure de résistance thermique qui
cision des mesures quand cette condition n’est pas
peut être mesurée est limitée par la stabilité de la
remplie.
puissance fournie à l’élément chaud, la capacité des
instruments à mesurer le niveau de puissance et
1.7.5 Épaisseur minimale de l’éprouvette
l’importance des pertes de chaleur ou les gains dus
aux erreurs de déséquilibre de température (ana-
L’épaisseur minimale de l’éprouvette est limitée par
lysé ultérieurement) entre la zone de mesure cen-
les résistances de contact mentionnées en 1.7.1.
trale et la zone de garde des éprouvettes et de
Lorsque la conductivité thermique ou la resistivité
l’élément chaud.
thermique ou la transmissivité thermique ou le fac-
teur de transfert doit être fourni, la limite inférieure
de l’épaisseur de l’éprouvette dépend aussi de la
1.7.3 Limites des différences de température
précision des instruments de mesure de l’épaisseur
Sous réserve que l’uniformité et la stabilité de la
température des surfaces des plaques des éléments
1.7.6 Définition de la surface de mesure
chaud et froid, le bruit de fond, le pouvoir de réso-
lution et la précision des instruments et les restric-
Des recherches théoriques montrent que la surface
tions sur les mesures de température puissent être
de mesurage, c’est-à-dire la surface de l’éprouvette
maintenus dans les limites indiquées dans les sec-
traversée par le flux thermique fourni par la zone
tions 2 et 3, des différences de température aussi
centrale de mesure, est en relation avec l’épaisseur
faibles que 5 K, mesurées de facon différentielle,
de l’éprouvette et la largeur du déjoint.
peuvent 6tre utilisées dans les mesurages, sous ré-
Si l’épaisseur tend vers zéro, la surface de mesure
serve que les conditions données de 2.1.4.1.2 à
tend vers la surface de la zone centrale de mesure,
2.1.4.1.4 soient remplies. Des différences de tempé-
alors que pour des éprouvettes épaisses, la surface
rature plus faibles doivent figurer dans le rapport
de mesure est limitée par la ligne définissant l’axe
d’essai avec la mention ((hors norme,).
du déjoint (voir 2.1.1.3). Pour éviter des corrections - 0,2 m de diamètre ou de côté si seuls des maté-
riaux homogènes sont essayés,
complexes, on peut retenir cette dernière définition,
sous réserve que l’épaisseur de l’éprouvette soit au
- 1 m de diamètre ou de côté si les éprouvettes
moins égaie à dix fois la largeur du déjoint. Pour
doivent être essayées pour une épaisseur qui
certaines applications particulières, voir aussi 3.1~).
dépasse les limites permises par un appa-
reillage de 0,5 m.
1.7.7 Température maximale de
fonctionnement
1.8 Limitations dues aux éprouvettes
La température maximale de fonctionnement des
éléments chaud et froid peut être limitée par I’oxy-
dation, les contraintes thermiques et d’autres fac-
1.8.1 Résistance thermique, conductance
teurs dégradant la planéité et l’uniformité de la
thermique ou facteur de transfert
surface des plaques et par des changements de la
résistivité électrique des isolants électriques qui
1.8.1.1 Homogénéité des éprouvettes
peuvent affecter la précision de toutes les mesures
électriques.
Lorsqu’on effectue des mesurages de la résistance
(ou conductance) thermique d’éprouvettes non ho-
1.7.8 Cas des essais sous vide
mogènes, il se peut que la densité de flux thermi-
que, à la fois à l’intérieur de l’éprouvette et sur les
Une attention particulière doit être apportée si un
faces de la zone de mesure de l’appareil ne soit ni
appareil à plaque chaude gardée est utilisé pour
unidirectionnelle ni constante. Des distorsions du
des mesures sous vide.
champ thermique existeront dans l’éprouvette et
pourront entraîner de sérieuses erreurs. La région
S’il faut un vide élevé, les matériaux pour I’appa-
de l’éprouvette contiguë à la zone de mesure, et
reillage doivent être soigneusement choisis afin
particulièrement celle près des bords de cette zone,
d’éviter un dégagement de gaz excessif.
est la plus critique. Il est difficile de donner des ins-
tructions sûres en ce qui concerne les possibilités
Sous vide, spécialement à basses températures,
d’application de la méthode dans de tels cas. Le
des erreurs importantes peuvent intervenir si les
risque principal est que les erreurs de déséquilibre,
précautions nécessaires n’ont pas été prises lors
les erreurs dues aux fuites thermiques latérales,
du câblage des circuits de chauffe et des capteurs
etc., imprévisibles dans cette situation, peuvent va-
de température, afin de minimiser les échanges de
rier de facon imprévisible lorsque les inhomo-
flux thermique avec l’extérieur et les erreurs de
généités occupent des positions relatives différentes
mesure de la température.
à l’intérieur de l’éprouvette. Le résultat de ceci est
que toutes les vérifications proposees en 3.4 peu-
1.7.9 Dimensions de l’appareillage
vent subir l’influence d’erreur-s systématiques mas-
quant les différences vraies se rapportant aux
Les dimensions hors tout d’un appareil à plaque
différents essais.
chaude gardée dépendent des dimensions des
éprouvettes qui sont normalement dans les limites
Dans certaines éprouvettes, il est possible que la
de 0,2 à 1 m de diamètre ou de côté. Des éprou-
variation de structure se situe sur une distance fai-
vettes de dimensions inférieures à 0,3 m peuvent ne
ble. C’est le cas pour de nombreux isolants thermi-
pas être représentatives du matériau en tant que tel,
ques.
alors que les éprouvettes de dimensions supérieu-
res à 0,5 m peuvent créer d’énormes problèmes
Dans d’autres éprouvettes, des courts-circuits ther-
pour rester dans les limites acceptables de planéité
miques peuvent exister entre les surfaces des
des éprouvettes et des plaques, d’uniformité de
éprouvettes en contact avec les plaques des élé-
température, de temps nécessaire pour atteindre
ments chaud et froid. L’effet le plus important sur-
l’équilibre, de prix total.
viendra lorsque les sections droites du matériau, qui
conduisent facilement la chaleur et qui s’étendent
Pour faciliter les comparaisons interlaboratoires et
sur des surfaces situées de chaque côté de
pour une amélioration générale des mesurages faits
l’éprouvette, sont reliées par un chemin de résis-
en coopération, il est recommandé de concevoir les
tance thermique faible par rapport à celle des autres
appareils à plaques chaudes gardées futurs en par-
chemins possibles.
tant de l’une des valeurs dimensionnelles suivantes:
1.8.1.2 Influence de la différence de température
- 0,3 m de diamètre ou de côté,
La résistance (ou la conductance) thermique peut
- 0,5 m de diamètre ou de côté,
être fonction des différences des températures aux
et en plus: bornes de l’éprouvette. Dans le rapport d’essai, il
est impératif de définir le domaine des différences
1.8.3 Conductivité, transmissivité ou
de température auxquelles ont été mesurées les
résistivité thermique d’un matériau
valeurs indiquées pour ces deux
...