ISO 8301:1991

INTERNATIONAL
STANDARD
First edition
1991-08-01
Thermal insulation - Determination of
steady-state thermal resistance and related
properties - Heat flow meter apparatus
- lXfermir7ation de la kisfance fhermique et des
lsola fion 117ermique
propriMs connexes en regime stationnaire -- M&ode fluxm6trique
.--
-- --
---- __-.----.-- ------- ------ -. -----m-------w- ----
-P
- --- . .--
.-- . -.-_
-.
Reference number
.- .--. --___ --_ IS0 8301:1991(E)

IS0 8301:1991(E)
Contents
me
Section 1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
..................................... 1
1.1 Scope .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Normative references
1.3 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
1.4 Symbols and units I.
1.5 Significance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6 Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-.
1.7 Limitations due to apparatus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.8 Limitations due to the specimens
. . . . . . . . . . . . . . . . . .*.*. 9
Section 2 Apparatus and calibration
. . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Apparatus
Guidelines for apparatus design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3
o. 16
2.4 Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5 Performance check .,.,.,.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Section 3 Test procedures
. . . . . . . . . . . . . . 21
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .~.
3.1 General
.............. 21
3.2 Test specimens .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Test method
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 Procedures requiring multiple measurements
....... .............. 26
......................................................
3.5 Calculations
.............. 27
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 8301:1991(E)
Annexes
A Limit values for apparatus performance and testinq conditions 29
.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
B Heat flow meters
C Guidelines for estimation of maximum thickness of specimens in
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
heat flow meter apparatus
D Thermocouples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
E Bibliography
. . .
III
IS0 8301:1991(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 Interna-
tional Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies
casting a vote.
International Standard IS0 8301 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 163, Thermal insulation.
Annex A forms an integral part of this International Standard. Annexes
B, C, D and E are for information only.
iv
IS0 8301:1991(E)
Introduction
0.1 Document subdivision
This International Standard is divided into three sections representing
the most comprehensive assembly of information required to use the
heat flow meter apparatus:
Section 1: General considerations
Section 2: Apparatus and calibration
Section 3: Test procedures
While the user of the method may need to concentrate only on
section 3 for test purposes, he must also be familiar with the other two
in order to obtain accurate and precise results. He must be particularly
knowledgeable about the general requirements. Section 2 is directed
towards the constructor of the apparatus, but he also, in order to build
good apparatus, must be familiar with the other sections.
* 02 . Heat transfer and measured properties
A large number of tests are run 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 in the gas phase;
-
convection (in some operating conditions);
plus their interaction, together with mass transfer, especially in moist
materials. Therefore, the heat transfer property, very often improperly
called “thermal conductivity”, calculated from a defined formula and the
results of measurements of heat transfer rate, temperature difference
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 the “transfer factor” as it may depend on the test
conditions (the transfer factor is often referred to elsewhere as apparent
or effective thermal conductivity). The transfer factor may have a signif-
icant dependence on the thickness of the specimen and/or on the tem-
perature difference for the same mean test temperature.
Heat transfer bv radiation is the first source of dependence of the
transfer factor, on specimen thickness. As a consequence, not only the
material properties but also the radiative characteristics of the surfaces
bounding the specimen influence results. Thermal resistance is there-
fore the’ property that better describes the thermal behaviour of the
V
IS0 8301:1991(E)
specimen, provided that it is accompanied by information on the
bounding s ‘urfaces.
If there is any possibility of the onset of convection within the specimen
(e.g. in light mineral wool for low temperatures), the apparatus orien-
tation, the thickness and the temperature difference can influence both
the transfer factor and the thermal resistance. In such cases, as a min-
imum it is required that the geometry and the boundary conditions of the
specimen tested be fully specified, even though information supplied in
the test procedures -does not cover these test conditions in detail. In
addition, it will take considerable knowledge to evaluate the measure-
ment as such, especially when applying the measured values in prac-
tice.
The influence of moisture within a specimen on the heat transfer during
a measurement is also a very complex matter. Dried specimens only
therefore ought to be tested according to standard procedures. Meas-
urements on moist materials need additional precautions not covered
in detail in this International Standard.
The knowledge of the physical principles 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 ap-
plication even though other factors such as workmanship can influence
this behaviour.
0.3 Background required
The design and subsequent correct operation of a heat flow meter (HFM)
apparatus (see 1.6.1 and 2.2.2) to obtain correct results and the inter-
pretation of experimental results is a complex subject requiring great
care. It is recommended that the designer, operator and user of meas-
ured data of the HFM apparatus should have a thorough background of
knowledge of heat transfer mechanisms in the materials, products and
systems being evaluated, coupled with experience of electrical and
temperature measurements particularly at low signal levels. Good lab-
oratory practice in accordance with general test procedures should also
be maintained.
The in-depth knowledge in each area cited may be different for the de-
signer, operator, and data user.
0.4 Design, size, and national standards
Many different designs of heat flow meter apparatus exist worldwide to
conform to present national standards. Continuing researc:h and devel-
opment 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 geom-
etry of the apparatus is given to the designer of new equipment since
various forms have been found to give comparable results. It is rec-
ommended that designers of new apparatus carefully read the compre-
hensive literature cited in annex E. After completion of new apparatus
it is recommended that it should be checked by undertaking tests on one
or more of the various reference materials of different thermal resist-
ance levels now available. This International Standard outlines only the
mandatory requirements necessary to design and operate heat flow
meter apparatus in order to provide correct results. A table summariz-
ing limit values for the apparatus performance and testing conditions
vi
IS0 8301:1991(E)
stated in this International Standard is supplied in annex A. It also in-
cludes recommended procedures and practices plus suggested speci-
men dimensions which together should enhance general measurement
levels and assist in improving inter-laboratory comparison and
collaborative measurement programmes.
vii
This page intentionally left blank

Thermal insulation - Determination of steady-state thermal
resistance and related properties - Heat flow meter
apparatus
Section 1: General
of this International Standard. At the time of publi-
1.1 Scope
cation, the editions indicated were valid. All stan-
dards are subject to revision, and parties to
1.1.1 This International Standard defines the use
agreements based on this International Standard
of the heat flow meter method (see 2.2.2) to measure
are encouraged to investigate the possibility of ap-
the steady-state heat transfer through flat slab
plying the most recent editions of the standards in-
specimens and the calculation of the heat transfer
dicated below. Members of IEC and IS0 maintain
properties of specimens.
registers of currently valid International Standards.
This is a secondary or relative method since the ra-
IS0 7345: 1987, Thermal irutllation --. Physical quan-
tio of the thermal resistance of the specimen(s) to
tities and definitions.
that of a standard specimen(s) is measured.
Reports conforming to this standard test method IS0 8302: 199 1, Thermal insulation -- Determination
shall refer to specimens with thermal resistance of steady-state thermal resistance and related prop-
greater than 0,l m*-K/W provided that thickness erties - Guarded hot plate apparatus.
limits given in 1.7.2 are not exceeded.
IS0 9229:- ‘1 , Thermal insulation -- Materials. pro-
ducts and systems -- Vocabulary.
1.1.2 If the specimens satisfy the requirements
outlined in 1.8.1, the resultant proper-ties shall be
IS0 9251:1987, Thermal insulation -- Heat transfer
described as the thermal conductance and thermal
conditions and properties of materials -
resistance of the specimen.
Vocabulary.
1.1.3 If the specimens satisfy the requirements of
IS0 9288:1989, Thermal insulation - Heat transfer by
1.8.2, the resultant properties shall be described as
radiation - Physical quantities and definitions.
the mean thermal conductivity of the specimen be-
ing evaluated.
IS0 9346:1987, Thermal insulation -- Mass transfer
-- Physical quantities and definitions.
Il.4 If the specimens satisfy the requirements of
1.8.3, the resultant property may be described as the
thermal conductivity or the transmissivity of the
1.3 Definitions
material being evaluated.
For the purposes of this International Standard, the
1.2 Normative references
following definitions apply.
The following quantities are defined in IS0 7345 or
The following standards contain provisions which,
through reference in this text, constitute provisions IS0 9251:
1) To be published.
- IS0 8301:1991(E)
...

ISO
NORME
INTERNATIONALE
Première édition
1991-08-01
--
----.--v---P-_- ----.--------
Isolation thermique - Détermination de la
résistance thermique et des propriétés connexes
- Méthode fluxmétrique
en régime stationnaire
thermal resistance
Thermal ins ulafion - Determination of sfeady-state
- Heat f7ow meter apparatus
and rela ted properties
.--
__.-- p-v-
--- _----. .--- -.-~-~ ------------ --- .__-_._-_-
P-1_
---.-_---
--_. -_-_.-
Numero de référence
_I^__ I’L .-._.- z:-’ I-T
_. _ _ __ _ IS0 8301:1991(F)
Sommaire
Page
Généralités . 1
Section 1
............................... ................................... 1
1.1 Domaine d’application
.............................. ................................... 1
1.2 Références normatives
......................................................... 2
1.3 Définitions .
1.4 Symboles et unités . . 3
........ ....................................................... 5
1.5 Signification .
..................................................................................... 6
1.6 Principe
,.,. 6
1.7 Limitations dans l’utilisation de l’appareillage
1.8 Limitations dues aux éprouvettes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
Appareils et étalonnage ,.,.,.,.,.,.,.~.,,. 10
Section 2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 10
2.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . .<.
2.2 Appareil .,. ,. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3 Instructions pour la conception de l’appareil . 17
............................................................... ...... ........ 18
2.4 Étalonnage
............................... .............. 20
2.5 Vérification des performances
.,.l.,. 23
Section 3 Procédures d’essai
3.1 Généralités .,.,. . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2 Éprouvettes d’essai . . 23
3.3 Méthode d’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . *.*.*. .a. . . . <. . . . 26
3.4 Procédures nécessitant des mesurages multiples . . . . . . . . . . . . . 27
3.5 Calculs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
........................... ........................................... 30
3.6 Rapport d’essai
0 ISO 1991
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut etre repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, ékctronique ou
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de I’kditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 + CH-121 1 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
Annexes
Valeurs limites des performances de l’appareil et des conditions
A
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.s.
d’essais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B Fluxmètres
C Indications pour l’estimation de l’épaisseur maximale des
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
éprouvettes dans l’appareil à fluxmètre
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
D Thermocouples
.............. ...............................................................
E Bibliographie
. . .
III
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 l’lS0 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 8301 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 163, Isolation thermique.
L’annexe A fait partie intégrante de la pré sente Not me interna tionale.
Les annexes B, E sont don nées uniq ueme nt à titre d’infor mation.
C, D et
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 l’appareil à fluxmètre, à savoir:
Section 1: Considérations générales
Section 2: Appareils et étalonnage
Section 3: Procédures d’essai
Bien que l’utilisateur de la méthode puisse avant tout centrer ses pré-
occupations sur la section 3 s’il désire réaliser des essais, il doit impé-
rativement se mettre au courant des deux autres sections, en vue
d’obtenir des résultats reproductibles et précis. En particulier! il doit
assimiler les connaissances concernant les conditions générales à ob-
server. La section 2 est destinée aux constructeurs d’appareils mais
ceux-ci, pour construire un appareil de qualité, devront Impérativement
se sentir concernks par les autres sections du document.
0.2 Transfert de chaleur et propriétés mesurées
Un grand nombre d’essais sont effectués sur des matC!riaux 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. Par conséquent, la propriété
thermique très souvent appelée de manière impropre ((conductivité
thermique),, calculée à partir d’une formule définie et à partir des ré-
sultats des mesures de flux thermique, de différence de température et
de dimensions obtenues pour une éprouvette donnée, peut ne pas être
une propriét6 intrinsèque du matériau lui-même. Cette propriété,
d’après I’ISO 9288, devrait donc être appelée ((facteur de transfert~~
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 faFon
significative de l’épaisseur 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 d’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. La résistance thermique est par conséquent une propriété qui
caractésisera 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 a la fois sur le facteur de
transfert et sur la résistance thermique. Dans ce cas, il est au minimum
indispensable de préciser complètement la géométrie et les conditions
aux limites de l’éprouvette à mesurer, même si l’information fournie
dans les procédures d’essai ne couvre pas en détail ces conditions
d’essai. De plus, l’estimation de la mesure nécessite des connaissances
considérables en particulier pour appliquer les valeurs mesurées dans
la 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 très com-
plexe. Par conséquent, seules des éprouvettes séchées sont à soumet-
tre à essais suivant les modes opératoires normalisés. Les mesurages
sur des matériaux humides nécessitent des précautions supplémentai-
res qui ne sont pas traitées en détail dans la présente Norme interna-
tionale.
La connaissance des principes physiques est également très importante
quand une propriété de transmission thermique déterminée par cette
méthode d’essai est utilisée pour prévoir le comportement thermique
d’un matériau spécifique donné dans une application pratique! même
si d’autres facteurs, tels que la pose, peuvent influencer ce compor-
tement.
03 . Connaissances requises
La conception et le fonctionnement correct d’un appareil à fluxmètre
(voir 1.6.1 et 2.2.2) en vue d’obtenir des résultats satisfaisants et I’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 fluxmètre possè-
dent des bases approfondies de connaissance des mécanismes de
transfert de chaleur dans les matériaux, produits et systèmes concer-
nés, jointes à une expérience des mesures électriques et des mesures
de température, en particulier pour les signaux de faible niveau. Des
pratiques en laboratoire de bon niveau et en accord avec les procédu-
res d’essais générales doivent également être maintenues. Les
connaissances dans chaque domaine peuvent être différentes pour le
concepteur, l’opérateur et l’utilisateur des données.
04 . Conception, dimensions et normes nationales
De nombreuses conceptions différentes d’appareils à fluxmètre existent
de par le monde en vue de se conformer aux normes nationales ac-
tuelles. Des recherches et des actions de développement se poursui-
vent actuellement pour améliorer les appareils et les techniques de
mesure. II n’est donc pas réaliste d’imposer une conception particulière
ou une dimension donnée d’appareil, en particulier parce que les
conditions globales imposées peuvent varier de facon tout à fait consi-
dérable.
vi
ISO 8301 :1991 (F)
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 citées dans l’annexe E. Après achèvement
d’un nouvel appareil, on recommande de procéder à sa vérification 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 inter-
nationale souligne seulement les conditions obligatoires à remplir pour
concevoir et faire fonctionner un appareil à fluxmètre de facon à obtenir
des résultats corrects. Un tableau résumant les valeurs limites pour le
fonctionnement de l’appareil et les conditions d’essai citées dans la
présente Norme internationale est fourni en annexe A. Elle contient
aussi des modes opératoires et des pratiques recommandés ainsi que
des dimensions suggérées pour les éprouvettes, cet ensemble d’élé-
ments devant rehausser la qualité méthodologique d’ensemble tout en
aidant à améliorer la comparabilité interlaboratoire ainsi que les pro-
qrammes de mesure en collaboration.
\
vii
Page blanche
NORME INTERNATIONALE
Isolation thermique - Détermination de la résistance
thermique et des propriétés connexes en régime
stationnaire - Méthode fluxmétrique
Section 1: Généralités
1 .l Domaine d’application 1.2 Références normatives
1 .l .l La présente Norme internationale prescrit
l’utilisation des techniques fluxmétriques (voir 2.2.2)
pour mesurer le transfert de chaleur en régime sta-
Les normes suivantes contiennent des dispositions
tionnaire à travers des éprouvettes en formes de
qui, par suite de la référence qui en est faite,
panneaux plans et en déduire par calcul les pro-
constituent des dispositions valables pour la pré-
priétés de transmission thermique de ces éprou-
sente Norme internationale. Au moment de la pu-
vettes.
blication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
Toute norme est sujette à révision et les parties
II s’agit d’une méthode secondaire ou relative,
prenantes des accords fondés sur la présente
puisqu’on mesure le quotient de la résistance ther-
Norme internationale sont invitées à rechercher la
mique d’une (des) éprouvette(s), par celle d’une
possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes
(des) éprouvette(s) étalon(s).
des normes indiquées ci-après. Les membres de la
CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes
Les essais effectués conformément à cette méthode
internationales en vigueur à un moment donné.
d’essai normalisée, doivent l’être avec des éprou-
vettes dont la résistance thermique est supérieure
ISO 7345: 1987, Isolation thermique - Grandeurs
à 0,l m*-K/W, à condition de ne pas dépasser les li-
physiques et définitions.
mites d’épaisseur données en 1.7.2.
ISO 8302: 199 1, Isolation thermique -- Détermination
1.1.2 Si les éprouvettes satisfont aux exigences de
de la résistance thermique et des propriétés
1.8.1, les propriétés obtenues doivent
...

ISO
NORME
INTERNATIONALE
Première édition
1991-08-01
--
----.--v---P-_- ----.--------
Isolation thermique - Détermination de la
résistance thermique et des propriétés connexes
- Méthode fluxmétrique
en régime stationnaire
thermal resistance
Thermal ins ulafion - Determination of sfeady-state
- Heat f7ow meter apparatus
and rela ted properties
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Numero de référence
_I^__ I’L .-._.- z:-’ I-T
_. _ _ __ _ IS0 8301:1991(F)
Sommaire
Page
Généralités . 1
Section 1
............................... ................................... 1
1.1 Domaine d’application
.............................. ................................... 1
1.2 Références normatives
......................................................... 2
1.3 Définitions .
1.4 Symboles et unités . . 3
........ ....................................................... 5
1.5 Signification .
..................................................................................... 6
1.6 Principe
,.,. 6
1.7 Limitations dans l’utilisation de l’appareillage
1.8 Limitations dues aux éprouvettes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
Appareils et étalonnage ,.,.,.,.,.,.,.~.,,. 10
Section 2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 10
2.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . .<.
2.2 Appareil .,. ,. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3 Instructions pour la conception de l’appareil . 17
............................................................... ...... ........ 18
2.4 Étalonnage
............................... .............. 20
2.5 Vérification des performances
.,.l.,. 23
Section 3 Procédures d’essai
3.1 Généralités .,.,. . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2 Éprouvettes d’essai . . 23
3.3 Méthode d’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . *.*.*. .a. . . . <. . . . 26
3.4 Procédures nécessitant des mesurages multiples . . . . . . . . . . . . . 27
3.5 Calculs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
........................... ........................................... 30
3.6 Rapport d’essai
0 ISO 1991
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut etre repro-
duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, ékctronique ou
mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de I’kditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 + CH-121 1 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
Annexes
Valeurs limites des performances de l’appareil et des conditions
A
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.s.
d’essais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B Fluxmètres
C Indications pour l’estimation de l’épaisseur maximale des
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
éprouvettes dans l’appareil à fluxmètre
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
D Thermocouples
.............. ...............................................................
E Bibliographie
. . .
III
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 l’lS0 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 8301 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 163, Isolation thermique.
L’annexe A fait partie intégrante de la pré sente Not me interna tionale.
Les annexes B, E sont don nées uniq ueme nt à titre d’infor mation.
C, D et
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 l’appareil à fluxmètre, à savoir:
Section 1: Considérations générales
Section 2: Appareils et étalonnage
Section 3: Procédures d’essai
Bien que l’utilisateur de la méthode puisse avant tout centrer ses pré-
occupations sur la section 3 s’il désire réaliser des essais, il doit impé-
rativement se mettre au courant des deux autres sections, en vue
d’obtenir des résultats reproductibles et précis. En particulier! il doit
assimiler les connaissances concernant les conditions générales à ob-
server. La section 2 est destinée aux constructeurs d’appareils mais
ceux-ci, pour construire un appareil de qualité, devront Impérativement
se sentir concernks par les autres sections du document.
0.2 Transfert de chaleur et propriétés mesurées
Un grand nombre d’essais sont effectués sur des matC!riaux 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. Par conséquent, la propriété
thermique très souvent appelée de manière impropre ((conductivité
thermique),, calculée à partir d’une formule définie et à partir des ré-
sultats des mesures de flux thermique, de différence de température et
de dimensions obtenues pour une éprouvette donnée, peut ne pas être
une propriét6 intrinsèque du matériau lui-même. Cette propriété,
d’après I’ISO 9288, devrait donc être appelée ((facteur de transfert~~
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 faFon
significative de l’épaisseur 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 d’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. La résistance thermique est par conséquent une propriété qui
caractésisera 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 a la fois sur le facteur de
transfert et sur la résistance thermique. Dans ce cas, il est au minimum
indispensable de préciser complètement la géométrie et les conditions
aux limites de l’éprouvette à mesurer, même si l’information fournie
dans les procédures d’essai ne couvre pas en détail ces conditions
d’essai. De plus, l’estimation de la mesure nécessite des connaissances
considérables en particulier pour appliquer les valeurs mesurées dans
la 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 très com-
plexe. Par conséquent, seules des éprouvettes séchées sont à soumet-
tre à essais suivant les modes opératoires normalisés. Les mesurages
sur des matériaux humides nécessitent des précautions supplémentai-
res qui ne sont pas traitées en détail dans la présente Norme interna-
tionale.
La connaissance des principes physiques est également très importante
quand une propriété de transmission thermique déterminée par cette
méthode d’essai est utilisée pour prévoir le comportement thermique
d’un matériau spécifique donné dans une application pratique! même
si d’autres facteurs, tels que la pose, peuvent influencer ce compor-
tement.
03 . Connaissances requises
La conception et le fonctionnement correct d’un appareil à fluxmètre
(voir 1.6.1 et 2.2.2) en vue d’obtenir des résultats satisfaisants et I’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 fluxmètre possè-
dent des bases approfondies de connaissance des mécanismes de
transfert de chaleur dans les matériaux, produits et systèmes concer-
nés, jointes à une expérience des mesures électriques et des mesures
de température, en particulier pour les signaux de faible niveau. Des
pratiques en laboratoire de bon niveau et en accord avec les procédu-
res d’essais générales doivent également être maintenues. Les
connaissances dans chaque domaine peuvent être différentes pour le
concepteur, l’opérateur et l’utilisateur des données.
04 . Conception, dimensions et normes nationales
De nombreuses conceptions différentes d’appareils à fluxmètre existent
de par le monde en vue de se conformer aux normes nationales ac-
tuelles. Des recherches et des actions de développement se poursui-
vent actuellement pour améliorer les appareils et les techniques de
mesure. II n’est donc pas réaliste d’imposer une conception particulière
ou une dimension donnée d’appareil, en particulier parce que les
conditions globales imposées peuvent varier de facon tout à fait consi-
dérable.
vi
ISO 8301 :1991 (F)
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 citées dans l’annexe E. Après achèvement
d’un nouvel appareil, on recommande de procéder à sa vérification 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 inter-
nationale souligne seulement les conditions obligatoires à remplir pour
concevoir et faire fonctionner un appareil à fluxmètre de facon à obtenir
des résultats corrects. Un tableau résumant les valeurs limites pour le
fonctionnement de l’appareil et les conditions d’essai citées dans la
présente Norme internationale est fourni en annexe A. Elle contient
aussi des modes opératoires et des pratiques recommandés ainsi que
des dimensions suggérées pour les éprouvettes, cet ensemble d’élé-
ments devant rehausser la qualité méthodologique d’ensemble tout en
aidant à améliorer la comparabilité interlaboratoire ainsi que les pro-
qrammes de mesure en collaboration.
\
vii
Page blanche
NORME INTERNATIONALE
Isolation thermique - Détermination de la résistance
thermique et des propriétés connexes en régime
stationnaire - Méthode fluxmétrique
Section 1: Généralités
1 .l Domaine d’application 1.2 Références normatives
1 .l .l La présente Norme internationale prescrit
l’utilisation des techniques fluxmétriques (voir 2.2.2)
pour mesurer le transfert de chaleur en régime sta-
Les normes suivantes contiennent des dispositions
tionnaire à travers des éprouvettes en formes de
qui, par suite de la référence qui en est faite,
panneaux plans et en déduire par calcul les pro-
constituent des dispositions valables pour la pré-
priétés de transmission thermique de ces éprou-
sente Norme internationale. Au moment de la pu-
vettes.
blication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
Toute norme est sujette à révision et les parties
II s’agit d’une méthode secondaire ou relative,
prenantes des accords fondés sur la présente
puisqu’on mesure le quotient de la résistance ther-
Norme internationale sont invitées à rechercher la
mique d’une (des) éprouvette(s), par celle d’une
possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes
(des) éprouvette(s) étalon(s).
des normes indiquées ci-après. Les membres de la
CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes
Les essais effectués conformément à cette méthode
internationales en vigueur à un moment donné.
d’essai normalisée, doivent l’être avec des éprou-
vettes dont la résistance thermique est supérieure
ISO 7345: 1987, Isolation thermique - Grandeurs
à 0,l m*-K/W, à condition de ne pas dépasser les li-
physiques et définitions.
mites d’épaisseur données en 1.7.2.
ISO 8302: 199 1, Isolation thermique -- Détermination
1.1.2 Si les éprouvettes satisfont aux exigences de
de la résistance thermique et des propriétés
1.8.1, les propriétés obtenues doivent
...