ISO 11092:1993
(Main)Textiles — Physiological effects — Measurement of thermal and water-vapour resistance under steady-state conditions (sweating guarded-hotplate test)
Textiles — Physiological effects — Measurement of thermal and water-vapour resistance under steady-state conditions (sweating guarded-hotplate test)
The methods of measurement specified apply to e.g. fabrics, films, coatings, foams and leather, including multilayer assemblies, for use in clothing, quilts, sleeping bags, upholstery and similar textile or textile-like products. Application is restricted to a maximum thermal resistance and water-vapour resistance which depend on the dimensions and construction of the apparatus used (e.g. 2 m^2 K/W and 700 m^2 Pa/W, respectively), for the minimum specifications of the equipment referred to.
Textiles — Effets physiologiques — Mesurage de la résistance thermique et de la résistance à la vapeur d'eau en régime stationnaire (essai de la plaque chaude gardée transpirante)
La présente Norme internationale prescrit des méthodes pour la détermination de la résistance thermique et de la résistance à la vapeur d'eau, en régime stationnaire, de produits tels que matériaux textiles, films, enductions, mousses et cuir, y compris les assemblages multicouches, qui sont utilisés pour l'habillement, couettes, sacs de couchage, garnitures de siège et produits similaires. L'application de cette technique de mesurage est limitée à des valeurs maximales de résistance thermique et de résistance à la vapeur d'eau qui dépendent des dimensions et de la construction de l'appareil (par exemple respectivement 2 m2.K/W et 700 m2.Pa/W pour les spécifications minimales de l'équipement auquel il est fait référence dans la présente Norme internationale).
General Information
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11092
First edition
1993-1 o-1 5
Textiles - Physiological effects -
Measurement of thermal and water-vapour
resistance under steady-state conditions
(sweating guarded-hotplate test)
Textiles - Effets physiologiques - Mesurage de Ia rbktance thermique
et de ia r&is tance 2 Ia vapeur d ‘eau en r6gime stationnaire (essai de Ia
Plaque chaude gardbe transpirante)
Reference number
ISO 1% 092:11993(E)
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ISO 11092:1993(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national Standards bodies (ISO member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Esch 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. governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(1 EC) 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 International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard ISO 11092 was prepared by Technical Committee
I SO/TC 38, Textiles.
Annexes A and B form an integral part of this International Standard.
0 ISO 1993
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or
by any means, electronie or mechanical, including photocopying and microfilm, without per-
mission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-l Zl 1 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
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ISO 11092:1993(E)
Introduction
ISO 11092 is the first of a number of Standard test methods in the field
of clothing comfort.
The physical properties of textile materials which contribute to physio-
logical comfort involve a complex combination of heat and mass transfer.
Esch may occur separately or simultaneously. They are time-dependent,
and may be considered in steady-state or transient conditions.
Thermal resistance is the net result of the combination of radiant,
conductive and convective heat transfer-, and its value depends on the
contribution of each to the total heat transfer. Although it is an intrinsic
property of the textile material, its measured value may Change through
the conditions sf test due to the interaction of Parameters such as radiant
heat transfer with the surroundings.
Several methods exist which may be used to measure heat and moisture
properties of textiles, each of which is specific to one or the other and
relies on certain assumptions for its interpretation.
The sweating guarded-hotplate (often referred to as the “skin model”)
described in this International Standard is intended to simulate the heat
and mass transfer processes which occur next to human skin. Measure-
ments involving one or both processes may be carried out either separ-
ately or simultaneously using a variety of environmental conditions,
involving combinations of temperature, relative humidity, air Speed, and in
the liquid or gaseous Phase. Hence transport properties measured with
this apparatus tan be made to simuiate different wear and environmental
situations in beth transient and steady states. In this Standard only
steady-state conditions are selected.
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INTERNATIONAL STANDARD
ISO 11092:1993(E)
Textiles - Physiological effects - Measurement of
thermal and water-vapour resistance under
steady-state conditions (sweating guarded-hotplate
test)
Thermal resistance R,,,
expressed in Square metres
1 Scope
kelvin per Watt, is a quantity specific to textile ma-
terials or composites which determines the dry heat
This International Standard specifies methods for the
flux across a given area in response to a steady ap-
measurement of the thermal resistance and water-
plied temperature gradient.
vapour resistance, under steady-state conditions, of
e.g. fabrics, films, coatings, foams and leather, in-
2.2 water-vapour resistance, R,,: Water-vapour
cluding multilayer assemblies, for use in clothing,
pressure differente between the two faces of a ma-
quilts, sleeping bags, upholstery and similar textile or
terial divided by the resultant evaporative heat flux per
textile-like products.
unit area in the direction of the gradient. The
evaporative heat flux may consist of both diffusive
The application of this measurement technique is re-
and convective components.
stricted to a maximum thermal resistance and water-
vapour resistance which depend on the dimensions
Water-vapour resistance R,,, expressed in Square
and construction of the apparatus used (e.g.
metres Pascal per Watt, is a quantity specific to textile
2 m*aK/W and 700 m*aPa/W respectively, for the
materials or composites which determines the
minimum specifications of the equipment referred to
“latent” evaporative heat flux across a given area in
in this International Standard).
response to a steady applied water-vapour pressure
gradient.
The test conditions used in this Standard are not in-
tended to represent specific comfort situations, and
2.3 water-vapour permeability index, imt: Ratio of
Performance specifications in relation to physiological
thermal and water-vapour resistances in accordance
comfort are not stated.
with equation (1):
.
Ret
. . .
2 Definitions (1)
Irritt =
s’R,,
For the purposes of this International Standard, the
where S equals 60 Pa/K
following definitions apply.
.
lmt is dimensionless, and has values between 0 and
2.1 thermal resistance, RCt: Temperature differente 1. A value of 0 implies that the material is water-
between the two faces of a material divided by the vapour impermeable, that is, it has infinite water-
resultant heat flux per unit area in the direction of the vapour resistance, and a material with a value of 1 has
gradient. The dry heat flux may consist of one or more both the thermal resistance and water-vapour resist-
conductive, convective and radiant components. ante of an air layer of the same thickness.
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ISO 11092:1993(E)
2.4 water-vapour permeability, IV$ Characteristic
is the Speed of air above the surface of the
of a textile material or composite depending on
test specimen, in metres per second
water-vapour resistance and temperature in accord-
is the Standard deviation of air Speed va, in
ante with equation (2):
metres per second
1
Wd = ~ . . .
(2)
R.H . is the relative humidity, in percent
Retm@Tm
H is the heating power supplied to the
where
measuring unit, in Watts
is the latent heat of vaporization of water
hl is the correction term for heating power
hHc
at the temperature Tm of the measuring
for the measurement of thermal resistance
unit
Ret
equals, for example, 0,672 Wmh/g at
is the correction term for heating power
AHe
Tm = 35 “C
for the measurement of water-vapour re-
sistance Ret
Water-vapour permeability is expressed in grams per
Square metre hour Pascal.
is the slope of the correction line for the
calculation of AHc
is the slope of the correction line for the
3 Symbols and units
calculation of AH,
is the thermal resistance, in Square metres
Ret
kelvin per Watt
R is the water-vapour resistance, in Square
et
4 Principle
metres Pascal per Watt
.
is the water-vapour permeability index,
lrnt The specimen to be tested is placed on an electrically
dimensionless
heated plate with conditioned air ducted to flow
across and parallel to its upper surface asspecified in
R is the apparatus constant, in Square me-
cto
this International Standard.
tres kelvin per Watt, for the measurement
of thermal resistance R,,
For the determination of thermal resistance, the heat
flux through the test specimen is measured after
R is the apparatus constant, in Square me-
et0
steady-state conditions have been reached.
tres Pascal per Watt, for the measurement
of water-vapour resistance R,,
The technique described in this International Standard
enables the thermal resistance R,, of a material to be
is the water-vapour permeability, in grams
wd
determined by subtracting the thermal resistance of
per Square meter hour Pascal
the boundary air layer above the surface of the test
apparatus from that of a test specimen plus boundary
is the latent heat of vaporization of water
4
Tm
air layer, both measured under the same conditions.
at the temperature Tm, in Watt hours per
gram
For the determination of water-vapour resistance, an
electrically heated porous plate is covered by a
A is the area of the measuring unit, in Square
water-vapour permeable but liquid-water impermeable
metres
membrane. Water fed to the heated plate evaporates
is the air temperature in the test enclos-
and Passes through the membrane as vapour, so that
Ta
ure, in degrees Celsius
no liquid water contacts the test specimen. With the
test specimen placed on the membrane, the heat flux
is the temperature of the measuring unit,
Tm
required to maintain a constant temperature at the
in degrees Celsius
plate is a measure of the rate of water evaporation,
and from this the water-vapour resistance of the test
is the temperature of the thermal guard, in
specimen is determined.
degrees Celsius
The technique described in this International Standard
is the water-vapour partial pressure, in
Pa
enables the water-vapour resistance Ret of a material
Pascals, of the air in the test enclosure at
to be determined by subtracting the water-vapour re-
temperature Ta
sistance of the boundary air layer above the surface
is the Saturation water-vapour partial of the test apparatus from that of a test specimen
Pm
pressure, in Pascals, at the surface of the plus boundary air layer, both measured under the
measuring unit at temperature Tm same conditions.
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ISO 11092:1993(E)
Heat losses from the wiring to the measuring unit or
5 Apparatus
to its temperature-measuring device should be mini-
mized, e.g. by leading as much wiring as possible
5.1 Measuring unit, with temperature and water
along the inner face of the thermal guard (8).
supply control, consisting of a metal plate approxi-
mately 3 mm thick with a minimum area of 0,04 m*
The temperature controller (3), including the tem-
(e.g. a Square with each side 200 mm in length) fixed
perature Sensor of the measuring unit (2), shall main-
to a conductive metal block containing an electrical
tain the temperature Tm
of the measuring unit (7)
heating element [see figure 1, items (1) and (6)]. For
constant to within + 0,l K. The heating power H shall
the measurement of water-vapour resistance, the
be measurable by means of a suitable device (4) to
metal plate (1) must be porous. lt is surrounded by a
within & 2 % over the whole of its usable range.
thermal guard [item (8) of figure 21 which is in turn
located within an opening in a measuring table (11).
Water is supplied to the surface of the porous metal
plate (1) by a dosing device (5) such as a motor-driven
The coefficient of radiant emissivity of the plate sur-
burette. The dosing device is activated by a switch
face (1) shall be greater than 0,35, measured at
which senses when the level of water in the plate
20 “C between the wavelengths 8 Pm to 14 Pm, with
falls more than approximately 1,O mm below the plate
the primary beam perpendicular to the plate surface
surface, in Order to maintain a constant rate of evap-
and the reflection hemispherical.
oration. The level switch is mechanically connected to
the measuring unit.
Channels are machined into the face of the heating
element block (6) where it contacts the porous plate
Before entering the measuring unit, the water shall
to enable water to be fed from a dosing device (5).
be preheated to the temperature of the measuring
The Position of the measuring unit with respect to the
unit. This tan be achieved by passing it through tubes
measuring table shall be adjustable, so that the upper
in the thermal guard before it enters the measuring
surface of test specimens placed on it tan be made
unit.
coplanar with the measuring table.
Set value of T,
1 Metal plate 4 Heating-power measuring device
2 Temperatur-e Sensor 5 Water-dosing device
3 Temperature controller 6 Metal block with heating element
Figure 1 - Measuring unit with temperature and water supply control
3
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ISO 11092:1993(E)
l
3 e
Set value of T,
7 Measuring unit according to 5.1
8 Thermal guard
9 Temperature controller
10 Temperature-measuring device
11 Measuring table
Figure 2 - Thermal guard with temperature control
uring unit and thermal guard. The height of the duct
5.2 Thermal guard with temperature control
[item (8) of figure 21, consisting of a material with high above the measuring table shall not be less than
thermal conductivity, typically metal, and containing 50 mm.
electrical heating elements.
The drift of the temperature Ta of this air flow shall
Its purpose is to prevent heat leakage from the sides
not exceed + 0,l K for the duration of a test. For the
and bottom of the measuring unit (7).
measurement of thermal resistance* and water-
vapour resistance values below 100 m l Pa/W, an ac-
The width b of the thermal guard (figure2) should be
curacy of + 0,5 K is sufficient.
a minimum of 15 mm. The gap between the upper
surface of the thermal guard and the metal plate of
The drift of the relative humidity R.H. of this air flow
the measuring unit shall not exceed 1,5 mm.
shall not exceed + 3 % R.H. for the duration of a test.
-
The thermal guard may be fitted with a porous plate
This air flow is measured at a Point 15 mm above the
and water-dosing System similar to that of the meas-
measuring table over the centre of the uncovered
uring unit to form a moisture guard.
measuring unit and at an air temperature Ta of 20 “C.
The air Speed va measured at this Point shall have a
The thermal guard temperature Ts measured by the
mean value of 1 m/s, with the drift not exceeding
temperature Sensor (10) shall, by means of the con-
+ 0,05 m/s for the duration of a test.
troller (9), be maintained at the same temperature as -
the measuring unit Tm to within + 0,l K.
-
lt is important that at this Point the air flow shall have
a certain degree of turbulente, expressed by the re-
5.3 Test enclosure, into which is built the measur-
lated Variation in air Speed sv/va, of between 0,05 and
ing unit and thermal guard, and in which the ambient
O,l, measured at approximately 6 s intervals over a
air temperature and humidity are controlled.
time period of at least 10 min with an instrument
which has a time constant of less than 1 s.
The conditioned air shall be ducted so that it flows
across and parallel to the upper surface of the meas-
4
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ISO 11092:1993(E)
thermal resistance and specimen thickness tan be
6 Test specimens
determined and corrected by the factor
)] using the measurement of the
c1 + cARctlRct measured
6.1 IVlaterials < 5 mm thick
R,, values for several thicknesses of a homogeneous
material such as foam, up to a total thickness d of at
Test specimens shall completely cover t
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11092
Première édition
1993-I o-1 5
Textiles - Effets physiologiques -
Mesurage de la résistance thermique et de
la résistance à la vapeur d’eau en régime
stationnaire (essai de la plaque chaude
gardée transpirante)
Measurement of thermal and
Textiles - Physiological effects -
(s wea ting
wa ter-vapour resis tance under s teady-s ta te conditions
guarded-ho tpla te test)
Numéro de référence
ISO II 092:1993(F)
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ISO 11092:1993(F)
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 intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 11092 a été élaborée par le comité technique
lSO/TC 38, Textiles.
Les annexes A et B font partie intégrante de la présente Norme interna-
tionale.
0 ISO 1993
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite
et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
ni utilisée sous quelque forme que ce soit
et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
compris la ph otocopie
Y
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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ISO 11092:1993(F)
Introduction
L’ISO 11092 est la première de plusieurs normes concernant des métho-
des d’essai dans le domaine du confort des vêtements.
Les propriétés physiques des matériaux textiles qui contribuent au confort
physiologique mettent en jeu une combinaison complexe de transferts de
chaleur et de masse. Ceux-ci peuvent survenir séparément ou simultané-
ment. Ils sont dépendants du temps, et peuvent être considérés en ré-
gime stationnaire ou transitoire.
La résistance thermique résulte directement de la combinaison des
transferts de chaleur radiatif, conductif et convectif, et sa valeur dépend
de la contribution de chacun au transfert de chaleur total. Bien qu’elle soit
une propriété intrinsèque du matériau textile, la valeur issue du mesurage
peut varier en fonction des conditions d’essai du fait de l’interaction de
paramètres tels que le transfert de chaleur radiatif avec l’environnement.
II existe plusieurs méthodes qui peuvent être utilisées pour mesurer les
propriétés des textiles vis-à-vis de la chaleur et de l’humidité, chacune
d’elle étant spécifique de l’une ou de l’autre et reposant sur certaines hy-
pothèses pour son interprétation.
La plaque chaude gardée transpirante (souvent nommée ((modèle peau)))
décrite dans la présente Norme internationale a pour but de simuler les
processus de transfert de chaleur et de masse qui se produisent au voi-
sinage de la peau humaine. Les mesurages qui concernent l’un ou les
deux transferts peuvent être conduits séparément ou simultanément en
utilisant une variété de conditions expérimentales - combinant la tem-
pérature, l’humidité relative, la vitesse d’air - et en phase liquide ou ga-
zeuse. Ainsi, les propriétés de transfert mesurées avec cet appareil
peuvent être appropriées à différentes situations de porter et d’environ-
nement, à la fois en régime transitoire et stationnaire. Dans la présente
Norme internationale, seules les conditions stationnaires sont utilisées.
Les conditions d’essai utilisées dans la présente Norme internationale
n’ont pas pour but de représenter des situations de confort spécifiques
et les spécifications de performance liées au confort physiologique ne sont
pas définies.
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Page blanche
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NORME INTERNATIONALE
ISO 11092:1993(F)
Textiles - Effets physiologiques
- Mesurage de la
résistance thermique et de la résistance à la vapeur
d’eau en régime stationnaire (essai de la plaque
chaude gardée transpirante)
matériaux textiles ou composites, qui détermine le
1 Domaine d’application
flux de chaleur sèche a travers une surface donnée
lorsqu’un gradient de température stable dans le
La présente Norme internationale prescrit des mé-
temps lui est appliqué.
thodes pour la détermination de la résistance thermi-
que et de la résistance à la vapeur d’eau, en régime
2.2 résistance à la vapeur d’eau, &: Différence de
stationnaire, de produits tels que matériaux textiles,
pression de vapeur d’eau entre les deux faces du
films, enductions, mousses et cuir, y compris les as-
matériau, divisée par le flux de chaleur d’évaporation
semblages multicouches, qui sont utilisés pour I’ha-
par unité de surface dans la direction du gradient. Le
billement, couettes, sacs de couchage, garnitures de
flux de chaleur d’évaporation peut consister en com-
siège et produits similaires.
posantes à la fois diffusive et convective.
L’application de cette technique de mesurage est li-
La résistance à la vapeur d’eau R,,, exprimée en mè-
mitée à des valeurs maximales de résistance thermi-
tres carrés pascals par watt, est une quantité spécifi-
que et de résistance à la vapeur d’eau qui dépendent
que aux matériaux textiles ou composites qui
des dimensions et de la construction de l’appareil (par
détermine le flux de chaleur ((latente)) d’évaporation
exemple respectivement 2 m*mK/W et 700 m*mPa/W
à travers une surface donnée lorsqu’un gradient de
pour les spécifications minimales de l’équipement
pression de vapeur d’eau stable dans le temps lui est
auquel il est fait référence dans la présente Norme
appliqué.
internationale).
2.3 indice de perméabilité à la vapeur d’eau, &
Rapport de la résistance thermique à la résistance
2 Définitions
évaporative conformément à l’équation (1):
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
R
.
. ct
s . . .
Irnt = R (1)
les définitions suivantes s’appliquent.
et
2.1 résistance thermique, R,,: Différence de tem-
où S est égal à 60 Pa/K.
pérature entre les deux faces du matériau, divisée par
imt est sans dimension et sa valeur est comprise entre
le flux de chaleur par unité de surface dans la direction
0 et 1. Une valeur de 0 signifie que le matériau est
du gradient. Le flux de chaleur sèche peut consister
imperméable à la vapeur d’eau, c’est-à-dire qu’il a une
en une ou plusieurs des composantes conductive,
résistance à la vapeur d’eau infinie; un matériau qui a
convective et radiante.
une valeur de 9 présente à la fois la résistance ther-
La résistance thermique &, exprimée en mètres car-
mique et la résistance à la vapeur d’eau d’une couche
rés kelvins par watt, est une quantité spécifique aux
d’air de la même épaisseur.
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60 11092:1993(F)
2.4 perméabilité à la vapeur d’eau, VV$ Caractéris-
est la vitesse du flux d’air au-dessus de la
va
tique d’un matériau textile ou composite dépendant
surface de l’éprouvette d’essai, en mètres
de la résistance à la vapeur d’eau et de la température par seconde
conformément à l’équation (2):
est l’écart-type de la vitesse d’air va, en
1
=- mètres par seconde
. . .
(2)
wd
4?t9@Tm
HR est l’humidité relative, en pour-cent
où
H est la puissance de chauffe fournie a
l’unité de mesure, en watts
est la chaleur latente de vaporisation de
h
l’eau à la température 7’m de l’unité de
est le facteur correctif de la puissance de
*HC
mesure
chauffe pour le mesurage de résistance
thermique R,,
par exemple: 0,672 Wmh/g à 7’m = 35 “C
est le facteur correctif de la puissance de
AHe
La perméabilité à la vapeur d’eau est exprimée en
chauffe pour le mesurage de résistance à
grammes par mètre carré heure-pascal.
la vapeur d’eau R,,
a est la pente de la droite de correction pour
le calcul de AH~
3 Symboles et unités
est la pente de la droite de correction pour
B
le calcul de AHe
est la résistance thermique, en mètres
RC,
carrés kelvins par watt
4 Principe
est la résistance à la vapeur d’eau, en
Ret
mètres carrés pascals par watt
L’éprouvette à essayer est placée sur une plaque
. chauffée électriquement; un air conditionné est
est l’indice de perméabilité à la vapeur
Irnt
conduit de telle sorte qu’il balaie la face supérieure
d’eau, sans dimension
de l’éprouvette parallèlement à celle-ci, suivant les
prescriptions de la présente Norme internationale.
R est la constante de l’appareil, en mètres
cto
carres kelvins par watt, pour le mesurage
Pour la détermination de la résistance thermique, le
de la résistance thermique R,,
flux de chaleur à travers l’éprouvette est mesuré
lorsque l’état d’équilibre est atteint.
R est la constante de l’appareil, en mètres
et0
carres pascals par watt, pour le mesurage
La technique décrite dans la présente Norme interna-
de la resistance à la vapeur d’eau Ret
tionale permet de déterminer la résistance thermique
R,, d’un matériau en soustrayant la résistance thermi-
est la perméabilité à la vapeur d’eau, en
wd
que de la couche limite d’air à la surface de l’appareil
grammes par mètre carré-heure-pascal
de la résistance de l’ensemble que constitue I’éprou-
est la chaleur latente de vaporisation de vette d’essai et sa couche limite d’air, ces deux ré-
4
cl
sistances étant mesurées dans les mêmes
l’eau, en watts heures par gramme, à la
température Tm conditions.
Pour la détermination de la résistance à la vapeur
A est la surface de l’unité de mesure, en
d’eau, une plaque poreuse chauffée électriquement
mètres carrés
est couverte par une membrane perméable à la va-
est la température de l’ai r dans l’enceinte
Ta peur d’eau mais imperméable à l’eau liquide. L’eau
de me sure, en degrés Ce Isius
qui alimente la plaque chauffée s’évapore et passe à
travers la membrane à l’état de vapeur; de ce fait, il
est la température de l’unité de mesure,
Tm
n’y a pas d’eau liquide qui entre en contact avec
en degrés Celsius
l’éprouvette. Lorsque l’éprouvette est placée sur la
membrane, le flux de chaleur nécessaire pour main-
est la température de la garde thermique,
tenir la plaque à une température constante est une
en degrés Celsius
mesure du débit d’évaporation de l’eau, et la valeur
est la pression partielle de vapeur d’eau, de la résistance à la vapeur d’eau de l’éprouvette s’en
Pa
déduit.
en pascals, de l’air dans l’enceinte de me-
sure à la température Ta
La technique décrite dans la présente Norme interna-
est la pression partielle saturante de va- tionale permet de déterminer la résistance à la vapeur
Pm
peur d’eau, en pascals, à la surface de d’eau Ret d’un matériau en soustrayant la résistance
l’unité de mesure a la temperature Tm à la vapeur d’eau de la couche limite d’air à la surface
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ISO 11092:1993(F)
de l’appareil de la résistance de l’ensemble que La position de l’unité de mesure par rapport à la table
constitue l’éprouvette d’essai et sa couche limite de mesure doit être ajustable, afin que l’on puisse
d’air, les deux résistances étant mesurées dans les amener la face supérieure des éprouvettes qui la re-
mêmes conditions. couvrent à être dans le même plan que la table de
mesure.
Les fuites thermiques à travers les cablages qui rejoi-
5 Appareillage
gnent l’unité de mesure ou son système de mesure
de température doivent être minimisées, par exemple
5.1 Unité de mesure avec contrôle de tempéra-
en plaçant le plus possible de fil le long de la face
ture et d’alimentation en eau, constituée d’une pla-
interne de la garde thermique (8).
que de métal d’environ 3 mm d’épaisseur et d’une
surface minimale de 0,04 m* (par exemple un carré Le régulateur de température (3) ainsi que la sonde
de 200 mm de côté), fixée à un bloc de métal de température de l’unité de mesure (2) doivent
conducteur de chaleur qui contient un élément maintenir la température Tm de l’unité de mesure (7)
chauffant électrique [voir figure 1, éléments (1) et constante à + 0,l K. La puissance de chauffe H doit
(6)]. Pour le mesurage de la résistance à la vapeur être mesurable au moyen d’un système approprié (4)
d’eau, la plaque métallique (1) doit être poreuse. Elle à + 2 % sur la totalité de la plage.
est entourée par une garde thermique [élément (8)
L’eau est conduite à la surface de la plaque métallique
de la figure 21 qui est localisée dans une ouverture de
.
poreuse (1) par un système doseur (5) telle une bu-
la table de mesure (II).
rette motorisée. Afin de maintenir un débit d’évapo-
Le coefficient d’émissivité radiante de la surface de la ration constant, un détecteur de niveau enclenche le
plaque (1) doit être supérieur à 0,35, le mesurage système doseur lorsque le niveau d’eau dans la pla-
étant effectué à 20 “C sur la plage de longueurs que descend de plus de 1,0 mm approximativement
d’onde 8 prn à 14 prn, avec le rayon primaire perpen- en dessous de la surface de celle-ci. Le détecteur de
diculaire à la surface de la plaque et la réflexion hé- niveau est relié mécaniquement à l’unité de mesure.
misphérique.
Avant d’être introduite dans l’unité de mesure, l’eau
doit être préchauffée à la température de l’unité de
Des canaux sont usinés sur la face du bloc de I’élé-
mesure. Cela peut être réalisé en faisant passer l’eau
ment chauffant (6) qui est en contact avec la plaque
dans des tuyaux à l’intérieur de la garde thermique
poreuse pour permettre l’alimentation en eau par un
système doseur (5). avant l’entrée dans l’unité de mesure.
Valeur deconsignede Tm
1 Plaque de métal 4 Système de mesure de la puissance de chauffe
2 Capteur de température 5 Systeme de dosage d’eau
3 Régulateur de température 6 Bloc métallique avec élément chauffant
Figure 1 - Unité de mesure avec contrôle de température et d’alimentation en eau
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ISO 11092:1993(F)
10
-
Valeur de consigne de T,
10 Système de mesure de température
11 Table de mesure
Figure 2 - Garde thermique avec contrôle de température
L’air conditionné est soufflé dans une veine de façon
5.2 Garde thermique avec contrôle de tempéra-
qu’il balaie la face supérieure de l’unité de mesure et
ture [élément (8) de la figure21, constituée d’un ma-
de la garde thermique parallèlement à celles-ci. La
tériau a haute conductivité thermique tel qu’un métal
hauteur de cette veine forcée au-dessus de la table
et contient des éléments chauffants électriques.
de mesure ne doit pas être inférieure à 50 mm.
Sa fonction est d’éviter les fuites thermiques par les
La dérive dans le temps de la température Ta de ce
côtés et le fond de l’unité de mesure (7).
flux d’air ne doit pas dépasser + 0,l K sur la durée
La largeur b de la garde thermique (voir figure 2) doit
d’un essai. Pour le mesurage deÏa résistance thermi-
être au minimum de 15 mm. L’espace entre la face
que et pour le mesurage d’une résistance à la vapeur
supérieure de la garde thermique et la plaque métalli-
d’eau inférieure à 100 m*mPa/W, une précision de
que ne doit pas dépasser 1,5 mm.
+ 0,5 K est suffisante.
La garde thermique peut être constituée d’une plaque
La dérive dans le temps de l’humidité relative HR de
poreuse et d’un système de dosage d’eau similaire à
ce flux d’air ne doit pas dépasser + 3 % HR sur la
-
l’unité de mesure pour former une garde humide.
durée d’un essai.
La température Ts de la garde thermique mesurée par
Ce flux d’air mesuré en un point situé 15 mm au-
le capteur de température (10) est maintenue, au
dessus de la table de mesure, au centre de l’unité de
moyen d’un régulateur (9), à la même température
mesure non couverte, et à une température d’air Ta
que celle de l’unité de mesure Tm à + 0,l K.
-
de 20 “C. La vitesse d’air V, mesurée en ce point doit
avoir une valeur moyenne de 1 m/s avec une dérive
dans le temps ne dépassant pas + 0,05 m/s sur la
-
durée d’un essai.
5.3 Enceinte d’essai, dans laquelle l’unité de me-
II est important qu’en ce point, le flux d’air ait un cer-
sure et la garde thermique sont installées et la tem-
tain degré de turbulence, exprimé par la fluctuation
pérature de l’air ambiant et l’humidité sont contrôlées.
4
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ISO 11092:1993(F)
relative de vitesse d’air sV/va, qui soit compris entre 6.2.4 Les éprouvettes contenant des matériaux de
0,05 et 0,’ ; cette fluctuation est mesurée à des in- garnissage ou ayant une épaisseur irrégulière, comme
tervalles de temps d’environ 6 s sur une durée d’au les couettes et les sacs de couchage, nécessitent un
moins 10 min, avec un instrument dont la constante mode de montage particulier comme décrit dans
l’annexe A.
de temps est inférieure à 1 s.
7 Mode opératoire
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11092
Première édition
1993-I o-1 5
Textiles - Effets physiologiques -
Mesurage de la résistance thermique et de
la résistance à la vapeur d’eau en régime
stationnaire (essai de la plaque chaude
gardée transpirante)
Measurement of thermal and
Textiles - Physiological effects -
(s wea ting
wa ter-vapour resis tance under s teady-s ta te conditions
guarded-ho tpla te test)
Numéro de référence
ISO II 092:1993(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 11092:1993(F)
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 intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 11092 a été élaborée par le comité technique
lSO/TC 38, Textiles.
Les annexes A et B font partie intégrante de la présente Norme interna-
tionale.
0 ISO 1993
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite
et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
ni utilisée sous quelque forme que ce soit
et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
compris la ph otocopie
Y
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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ISO 11092:1993(F)
Introduction
L’ISO 11092 est la première de plusieurs normes concernant des métho-
des d’essai dans le domaine du confort des vêtements.
Les propriétés physiques des matériaux textiles qui contribuent au confort
physiologique mettent en jeu une combinaison complexe de transferts de
chaleur et de masse. Ceux-ci peuvent survenir séparément ou simultané-
ment. Ils sont dépendants du temps, et peuvent être considérés en ré-
gime stationnaire ou transitoire.
La résistance thermique résulte directement de la combinaison des
transferts de chaleur radiatif, conductif et convectif, et sa valeur dépend
de la contribution de chacun au transfert de chaleur total. Bien qu’elle soit
une propriété intrinsèque du matériau textile, la valeur issue du mesurage
peut varier en fonction des conditions d’essai du fait de l’interaction de
paramètres tels que le transfert de chaleur radiatif avec l’environnement.
II existe plusieurs méthodes qui peuvent être utilisées pour mesurer les
propriétés des textiles vis-à-vis de la chaleur et de l’humidité, chacune
d’elle étant spécifique de l’une ou de l’autre et reposant sur certaines hy-
pothèses pour son interprétation.
La plaque chaude gardée transpirante (souvent nommée ((modèle peau)))
décrite dans la présente Norme internationale a pour but de simuler les
processus de transfert de chaleur et de masse qui se produisent au voi-
sinage de la peau humaine. Les mesurages qui concernent l’un ou les
deux transferts peuvent être conduits séparément ou simultanément en
utilisant une variété de conditions expérimentales - combinant la tem-
pérature, l’humidité relative, la vitesse d’air - et en phase liquide ou ga-
zeuse. Ainsi, les propriétés de transfert mesurées avec cet appareil
peuvent être appropriées à différentes situations de porter et d’environ-
nement, à la fois en régime transitoire et stationnaire. Dans la présente
Norme internationale, seules les conditions stationnaires sont utilisées.
Les conditions d’essai utilisées dans la présente Norme internationale
n’ont pas pour but de représenter des situations de confort spécifiques
et les spécifications de performance liées au confort physiologique ne sont
pas définies.
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Page blanche
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NORME INTERNATIONALE
ISO 11092:1993(F)
Textiles - Effets physiologiques
- Mesurage de la
résistance thermique et de la résistance à la vapeur
d’eau en régime stationnaire (essai de la plaque
chaude gardée transpirante)
matériaux textiles ou composites, qui détermine le
1 Domaine d’application
flux de chaleur sèche a travers une surface donnée
lorsqu’un gradient de température stable dans le
La présente Norme internationale prescrit des mé-
temps lui est appliqué.
thodes pour la détermination de la résistance thermi-
que et de la résistance à la vapeur d’eau, en régime
2.2 résistance à la vapeur d’eau, &: Différence de
stationnaire, de produits tels que matériaux textiles,
pression de vapeur d’eau entre les deux faces du
films, enductions, mousses et cuir, y compris les as-
matériau, divisée par le flux de chaleur d’évaporation
semblages multicouches, qui sont utilisés pour I’ha-
par unité de surface dans la direction du gradient. Le
billement, couettes, sacs de couchage, garnitures de
flux de chaleur d’évaporation peut consister en com-
siège et produits similaires.
posantes à la fois diffusive et convective.
L’application de cette technique de mesurage est li-
La résistance à la vapeur d’eau R,,, exprimée en mè-
mitée à des valeurs maximales de résistance thermi-
tres carrés pascals par watt, est une quantité spécifi-
que et de résistance à la vapeur d’eau qui dépendent
que aux matériaux textiles ou composites qui
des dimensions et de la construction de l’appareil (par
détermine le flux de chaleur ((latente)) d’évaporation
exemple respectivement 2 m*mK/W et 700 m*mPa/W
à travers une surface donnée lorsqu’un gradient de
pour les spécifications minimales de l’équipement
pression de vapeur d’eau stable dans le temps lui est
auquel il est fait référence dans la présente Norme
appliqué.
internationale).
2.3 indice de perméabilité à la vapeur d’eau, &
Rapport de la résistance thermique à la résistance
2 Définitions
évaporative conformément à l’équation (1):
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
R
.
. ct
s . . .
Irnt = R (1)
les définitions suivantes s’appliquent.
et
2.1 résistance thermique, R,,: Différence de tem-
où S est égal à 60 Pa/K.
pérature entre les deux faces du matériau, divisée par
imt est sans dimension et sa valeur est comprise entre
le flux de chaleur par unité de surface dans la direction
0 et 1. Une valeur de 0 signifie que le matériau est
du gradient. Le flux de chaleur sèche peut consister
imperméable à la vapeur d’eau, c’est-à-dire qu’il a une
en une ou plusieurs des composantes conductive,
résistance à la vapeur d’eau infinie; un matériau qui a
convective et radiante.
une valeur de 9 présente à la fois la résistance ther-
La résistance thermique &, exprimée en mètres car-
mique et la résistance à la vapeur d’eau d’une couche
rés kelvins par watt, est une quantité spécifique aux
d’air de la même épaisseur.
---------------------- Page: 5 ----------------------
60 11092:1993(F)
2.4 perméabilité à la vapeur d’eau, VV$ Caractéris-
est la vitesse du flux d’air au-dessus de la
va
tique d’un matériau textile ou composite dépendant
surface de l’éprouvette d’essai, en mètres
de la résistance à la vapeur d’eau et de la température par seconde
conformément à l’équation (2):
est l’écart-type de la vitesse d’air va, en
1
=- mètres par seconde
. . .
(2)
wd
4?t9@Tm
HR est l’humidité relative, en pour-cent
où
H est la puissance de chauffe fournie a
l’unité de mesure, en watts
est la chaleur latente de vaporisation de
h
l’eau à la température 7’m de l’unité de
est le facteur correctif de la puissance de
*HC
mesure
chauffe pour le mesurage de résistance
thermique R,,
par exemple: 0,672 Wmh/g à 7’m = 35 “C
est le facteur correctif de la puissance de
AHe
La perméabilité à la vapeur d’eau est exprimée en
chauffe pour le mesurage de résistance à
grammes par mètre carré heure-pascal.
la vapeur d’eau R,,
a est la pente de la droite de correction pour
le calcul de AH~
3 Symboles et unités
est la pente de la droite de correction pour
B
le calcul de AHe
est la résistance thermique, en mètres
RC,
carrés kelvins par watt
4 Principe
est la résistance à la vapeur d’eau, en
Ret
mètres carrés pascals par watt
L’éprouvette à essayer est placée sur une plaque
. chauffée électriquement; un air conditionné est
est l’indice de perméabilité à la vapeur
Irnt
conduit de telle sorte qu’il balaie la face supérieure
d’eau, sans dimension
de l’éprouvette parallèlement à celle-ci, suivant les
prescriptions de la présente Norme internationale.
R est la constante de l’appareil, en mètres
cto
carres kelvins par watt, pour le mesurage
Pour la détermination de la résistance thermique, le
de la résistance thermique R,,
flux de chaleur à travers l’éprouvette est mesuré
lorsque l’état d’équilibre est atteint.
R est la constante de l’appareil, en mètres
et0
carres pascals par watt, pour le mesurage
La technique décrite dans la présente Norme interna-
de la resistance à la vapeur d’eau Ret
tionale permet de déterminer la résistance thermique
R,, d’un matériau en soustrayant la résistance thermi-
est la perméabilité à la vapeur d’eau, en
wd
que de la couche limite d’air à la surface de l’appareil
grammes par mètre carré-heure-pascal
de la résistance de l’ensemble que constitue I’éprou-
est la chaleur latente de vaporisation de vette d’essai et sa couche limite d’air, ces deux ré-
4
cl
sistances étant mesurées dans les mêmes
l’eau, en watts heures par gramme, à la
température Tm conditions.
Pour la détermination de la résistance à la vapeur
A est la surface de l’unité de mesure, en
d’eau, une plaque poreuse chauffée électriquement
mètres carrés
est couverte par une membrane perméable à la va-
est la température de l’ai r dans l’enceinte
Ta peur d’eau mais imperméable à l’eau liquide. L’eau
de me sure, en degrés Ce Isius
qui alimente la plaque chauffée s’évapore et passe à
travers la membrane à l’état de vapeur; de ce fait, il
est la température de l’unité de mesure,
Tm
n’y a pas d’eau liquide qui entre en contact avec
en degrés Celsius
l’éprouvette. Lorsque l’éprouvette est placée sur la
membrane, le flux de chaleur nécessaire pour main-
est la température de la garde thermique,
tenir la plaque à une température constante est une
en degrés Celsius
mesure du débit d’évaporation de l’eau, et la valeur
est la pression partielle de vapeur d’eau, de la résistance à la vapeur d’eau de l’éprouvette s’en
Pa
déduit.
en pascals, de l’air dans l’enceinte de me-
sure à la température Ta
La technique décrite dans la présente Norme interna-
est la pression partielle saturante de va- tionale permet de déterminer la résistance à la vapeur
Pm
peur d’eau, en pascals, à la surface de d’eau Ret d’un matériau en soustrayant la résistance
l’unité de mesure a la temperature Tm à la vapeur d’eau de la couche limite d’air à la surface
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ISO 11092:1993(F)
de l’appareil de la résistance de l’ensemble que La position de l’unité de mesure par rapport à la table
constitue l’éprouvette d’essai et sa couche limite de mesure doit être ajustable, afin que l’on puisse
d’air, les deux résistances étant mesurées dans les amener la face supérieure des éprouvettes qui la re-
mêmes conditions. couvrent à être dans le même plan que la table de
mesure.
Les fuites thermiques à travers les cablages qui rejoi-
5 Appareillage
gnent l’unité de mesure ou son système de mesure
de température doivent être minimisées, par exemple
5.1 Unité de mesure avec contrôle de tempéra-
en plaçant le plus possible de fil le long de la face
ture et d’alimentation en eau, constituée d’une pla-
interne de la garde thermique (8).
que de métal d’environ 3 mm d’épaisseur et d’une
surface minimale de 0,04 m* (par exemple un carré Le régulateur de température (3) ainsi que la sonde
de 200 mm de côté), fixée à un bloc de métal de température de l’unité de mesure (2) doivent
conducteur de chaleur qui contient un élément maintenir la température Tm de l’unité de mesure (7)
chauffant électrique [voir figure 1, éléments (1) et constante à + 0,l K. La puissance de chauffe H doit
(6)]. Pour le mesurage de la résistance à la vapeur être mesurable au moyen d’un système approprié (4)
d’eau, la plaque métallique (1) doit être poreuse. Elle à + 2 % sur la totalité de la plage.
est entourée par une garde thermique [élément (8)
L’eau est conduite à la surface de la plaque métallique
de la figure 21 qui est localisée dans une ouverture de
.
poreuse (1) par un système doseur (5) telle une bu-
la table de mesure (II).
rette motorisée. Afin de maintenir un débit d’évapo-
Le coefficient d’émissivité radiante de la surface de la ration constant, un détecteur de niveau enclenche le
plaque (1) doit être supérieur à 0,35, le mesurage système doseur lorsque le niveau d’eau dans la pla-
étant effectué à 20 “C sur la plage de longueurs que descend de plus de 1,0 mm approximativement
d’onde 8 prn à 14 prn, avec le rayon primaire perpen- en dessous de la surface de celle-ci. Le détecteur de
diculaire à la surface de la plaque et la réflexion hé- niveau est relié mécaniquement à l’unité de mesure.
misphérique.
Avant d’être introduite dans l’unité de mesure, l’eau
doit être préchauffée à la température de l’unité de
Des canaux sont usinés sur la face du bloc de I’élé-
mesure. Cela peut être réalisé en faisant passer l’eau
ment chauffant (6) qui est en contact avec la plaque
dans des tuyaux à l’intérieur de la garde thermique
poreuse pour permettre l’alimentation en eau par un
système doseur (5). avant l’entrée dans l’unité de mesure.
Valeur deconsignede Tm
1 Plaque de métal 4 Système de mesure de la puissance de chauffe
2 Capteur de température 5 Systeme de dosage d’eau
3 Régulateur de température 6 Bloc métallique avec élément chauffant
Figure 1 - Unité de mesure avec contrôle de température et d’alimentation en eau
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ISO 11092:1993(F)
10
-
Valeur de consigne de T,
10 Système de mesure de température
11 Table de mesure
Figure 2 - Garde thermique avec contrôle de température
L’air conditionné est soufflé dans une veine de façon
5.2 Garde thermique avec contrôle de tempéra-
qu’il balaie la face supérieure de l’unité de mesure et
ture [élément (8) de la figure21, constituée d’un ma-
de la garde thermique parallèlement à celles-ci. La
tériau a haute conductivité thermique tel qu’un métal
hauteur de cette veine forcée au-dessus de la table
et contient des éléments chauffants électriques.
de mesure ne doit pas être inférieure à 50 mm.
Sa fonction est d’éviter les fuites thermiques par les
La dérive dans le temps de la température Ta de ce
côtés et le fond de l’unité de mesure (7).
flux d’air ne doit pas dépasser + 0,l K sur la durée
La largeur b de la garde thermique (voir figure 2) doit
d’un essai. Pour le mesurage deÏa résistance thermi-
être au minimum de 15 mm. L’espace entre la face
que et pour le mesurage d’une résistance à la vapeur
supérieure de la garde thermique et la plaque métalli-
d’eau inférieure à 100 m*mPa/W, une précision de
que ne doit pas dépasser 1,5 mm.
+ 0,5 K est suffisante.
La garde thermique peut être constituée d’une plaque
La dérive dans le temps de l’humidité relative HR de
poreuse et d’un système de dosage d’eau similaire à
ce flux d’air ne doit pas dépasser + 3 % HR sur la
-
l’unité de mesure pour former une garde humide.
durée d’un essai.
La température Ts de la garde thermique mesurée par
Ce flux d’air mesuré en un point situé 15 mm au-
le capteur de température (10) est maintenue, au
dessus de la table de mesure, au centre de l’unité de
moyen d’un régulateur (9), à la même température
mesure non couverte, et à une température d’air Ta
que celle de l’unité de mesure Tm à + 0,l K.
-
de 20 “C. La vitesse d’air V, mesurée en ce point doit
avoir une valeur moyenne de 1 m/s avec une dérive
dans le temps ne dépassant pas + 0,05 m/s sur la
-
durée d’un essai.
5.3 Enceinte d’essai, dans laquelle l’unité de me-
II est important qu’en ce point, le flux d’air ait un cer-
sure et la garde thermique sont installées et la tem-
tain degré de turbulence, exprimé par la fluctuation
pérature de l’air ambiant et l’humidité sont contrôlées.
4
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ISO 11092:1993(F)
relative de vitesse d’air sV/va, qui soit compris entre 6.2.4 Les éprouvettes contenant des matériaux de
0,05 et 0,’ ; cette fluctuation est mesurée à des in- garnissage ou ayant une épaisseur irrégulière, comme
tervalles de temps d’environ 6 s sur une durée d’au les couettes et les sacs de couchage, nécessitent un
moins 10 min, avec un instrument dont la constante mode de montage particulier comme décrit dans
l’annexe A.
de temps est inférieure à 1 s.
7 Mode opératoire
...
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