Thermal insulation -- Determination of steady-state thermal resistance and related properties -- Guarded hot plate apparatus

Defines the use of the guarded hot plate method to measure the steady-state heat transfer through flat slab specimens and the calculation of its heat transfer properties. Annex A forms an integral part of this standard. Annexes B, C and D are for information only.

Isolation thermique -- Détermination de la résistance thermique et des propriétés connexes en régime stationnaire -- Méthode de la plaque chaude gardée

Toplotna izolacija - Določanje toplotne upornosti in sorodnih lastnosti v stacionarnem stanju - Aparat z zaščitenimi vročimi ploščami

General Information

Status
Published
Publication Date
30-Nov-1997
Technical Committee
Current Stage
6060 - National Implementation/Publication (Adopted Project)
Start Date
01-Dec-1997
Due Date
01-Dec-1997
Completion Date
01-Dec-1997

Buy Standard

Standard
ISO 8302:1991 - Thermal insulation -- Determination of steady-state thermal resistance and related properties -- Guarded hot plate apparatus
English language
47 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview
Standard
SIST ISO 8302:1997
English language
47 pages
sale 10% off
Preview
sale 10% off
Preview

e-Library read for
1 day
Standard
ISO 8302:1991 - Isolation thermique -- Détermination de la résistance thermique et des propriétés connexes en régime stationnaire -- Méthode de la plaque chaude gardée
French language
47 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview
Standard
ISO 8302:1991 - Isolation thermique -- Détermination de la résistance thermique et des propriétés connexes en régime stationnaire -- Méthode de la plaque chaude gardée
French language
47 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview

Standards Content (sample)

Is0
INTERNATIONAL
8302
STANDARD
First edition
1991-08-01
- Determination of
Thermal insulation
steady-state thermal resistance and related
- Guarded hot plate apparatus
properties
Isolation thermique - D&termination de la rbistance thermique et des
proprM& connexes en rggime stationnaire - M8hode de la plaque
chaude gardee
.--
-..--.-
-..--- -.---- ---- ----.-e-P -P----c
-----
___ L’- -----we- - --
------
_. --- _ -
Reference number
-- --
--. _
-- --.. ___ IS0 8302:1991(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IS0 8302:1991(E)
Contents
Page

Section 1 General . . . . . . . . . . ..1...........................~.~.................................~...

................. 1

1.1 Scope .............................................................................

1.2 Normative references . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3 Definitions
.............................. 3
1.4 Symbols and units ......................................

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.5 Significance

1.6 Principle .................................................................... ................

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..“............ 7

1.7 Limitations due to apparatus
............... 8
1.8 Limitations due to specimen ....................................
Apparatus and error evaluation . . ..*...*............................ 11
Section 2
-............. 11
2.1 Apparatus description and design requirements
........................................ ................ ........
2.2 Evaluation of errors
........................................................... ........ 20
2.3 Apparatus design
.~.............................................................. 22
2.4 Performance check
,,,,...,.........I...........,.................“............., 25
Section 3 Test procedures

,......,...........,..,.............................,.,...,,..,,..... . ..*..........

3.1 General
....................................................... ..............
3.2 Test specimens
. . . . . . . . . . . . . . 28

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3 Test method

Procedures requiring multiple measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.4
. . . . . . . . 31

3.5 Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

..............
3.6 Test report ................................................................
0 IS0 1991

All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form

or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without

permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
---------------------- Page: 2 ----------------------
IS0 8302:1991(E)
Annexes
A Limit values for apparatus performance and testing conditions 34
..,.......................................,.............................. 37
B Thermocouples

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

C Maximum specimen thickness
,.....,,................................................,...,.................
D Bibliography
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
IS0 8302:199? (E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the
work. IS0 collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an lnterna-
tional Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies
casting a vote.
International Standard IS0 8302 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 163, Thermal insulation.
Annex A forms an integral part of this International Standard. Annexes
B, C and D are for information only.
---------------------- Page: 4 ----------------------
IS0 8302:1991(E)
Introduction
0.1 Document subdivision
This International Standard is divided into three sections, representing
the most comprehensive assemblage of information required to use the
guarded hot plate apparatus, i.e.
Section 1: General considerations
Section 2: Apparatus and error evaluation
Section 3: Test procedures
While the user of the method specified in this International Standard for
test purposes may need to concentrate only on section 3, he must also
be familiar with the other two sections in order to obtain accurate re-
sults. He must be particularly knowledgeable about the general re-
quirements. Section 2 is directed towards the designer of the apparatus,
but he also, in order to provide good apparatus, must be concerned with
the other sections of this method. Thus, the method will serve its pur-
pose well.
0.2 Heat transfer and measured properties
A large proportion of thermal testing is undertaken on light density
porous materials. In such cases, the actual heat transfer within them can
involve a complex combination of different contributions of
radiation;
conduction both in the solid and gas phase; and
convection (in some operating conditions);
plus their interactions together with mass transfer, especially in moist
materials. For such materials, the heat transfer property, very often
wrongly called “thermal conductivity”, calculated from a defined formula
and the results of measurements of heat flow-rate, temperature differ-
ence and dimensions, for a specimen may be not an intrinsic property
of the material itself. This property, in accordance with IS0 9288, should
therefore be called “transfer factor” as it may depend on the test con-
ditions (the transfer factor is often referred to elsewhere as apparent or
effective thermal conductivity). Transfer factor may have a significant
dependence on the thickness of the specimen and/or on the temper-
ature difference for the same mean test temperature.
Heat transfer by radiation is the first source of dependence of transfer
factor on specimen thickness. As a consequence, not only material
properties influence results, but also the radiative characteristics of the
surfaces adjoining those of the specimen. Heat transfer by radiation also
---------------------- Page: 5 ----------------------
IS0 8302:199j (E)
contributes to the dependence of transfer factor on temperature differ-
ences. This dependence can be experimentally detected for each type
of material and for each mean test temperature when the temperature
difference exceeds defined limits. Thermal resistance is therefore the
property that better describes the thermal behaviour of the specimen,
provided it is accompanied by information on the radiative character-
istics of the adjoining surfaces. If there is the possibility of the onset of
convection within the specimen (e.g. in light mineral wool for low tem-
peratures), the apparatus orientation, the thickness and the temperature
difference can influence both the transfer factor and the thermal resist-
ance. In such cases, as a minimum it is required to fully specify the
geometry and the boundary conditions of the specimen tested, even
though information supplied in section 3 on test procedures does not
cover these test conditions in detail. In addition, it will take considerable
knowledge to evaluate the measurement, as such, especially when ap-
plying the measured values in practice.
The influence of moisture within a specimen on the heat transfer during
a measurement is also a very complex matter. Therefore, dried speci-
mens only shall be tested according to standard procedures. Measure-
ments on moist materials need additional precautions not covered in
detail in this International Standard.
The knowledge of the physical principles mentioned is also extremely
important when a heat transfer property, determined by this test
method, is used to predict the thermal behaviour of a specific material
in a practical application even though other factors such as workman-
ship can influence this behaviour.
0.3 Background required
The design and subsequent correct operation of a guarded hot plate to
obtain correct results and the interpretation of experimental results is
a complex subject requiring great care. It is recommended that the de-
signer, operator and the user of measured data of the guarded hot plate
should have a thorough background of knowledge of heat transfer
mechanism in the materials, products and systems being evaluated,
coupled with experience of electrical and temperature measurements,
particularly at low signal levels. Good laboratory practice in accordance
with general test procedures should also be maintained.
The in-de h knowledge in each a rea mentioned may be different for the
desi 0 a user.
perator and dat
gner,
0.4 Design, size and national standards
Many different designs of guarded hot plate apparatus exist worldwide
which conform to present national standards. Continuing research and
development is in progress to improve the apparatus and measurement
techniques. Thus, it is not practical to mandate a specific design or size
of apparatus, especially as total requirements may vary quite widely.
0.5 Guidelines supplied
Considerable latitude both in the temperature range and in the geo-
metry of the apparatus is given to the designer of new equipment since
various forms have been found to give comparable results. It is recom-
mended that designers of new apparatus read the comprehensive liter-
ature cited in annex D carefully. After completion of new apparatus, it
is recommended that it be verified by undertaking tests on one or more
of the various reference materials of different thermal resistance levels
available.
---------------------- Page: 6 ----------------------
IS0 8302:1991(E)
This International Standard outlines just the mandatory requirements
necessary to design and operate a guarded hot plate in order to provide
correct results.
Limit values for the apparatus performance and testing conditions stated
in this International Standard are given in annex A.
This International Standard also includes recommended procedures and
practices plus suggested specimen dimensions which together should
enhance general measurement levels and assist in improving inter-
laboratory comparisons and collaborative measurement programmes.
vii
---------------------- Page: 7 ----------------------
This page intentionally left blank
---------------------- Page: 8 ----------------------
IS0 8302:1991(E) .
INTERNATIONAL STANDARD
- Determination of steady-state thermal
Thermal insulation
resistance and related properties - Guarded hot plate
apparatus
Section 1: General
1.2 Normative references
1.1 Scope
The following standards contain provisions which,

This International Standard lays down a test method through reference in this text, constitute provisions

which defines the use of the guarded hot plate of this International Standard. At the time of publi-

method to measure the steady-state heat transfer cation, the editions indicated were valid. All stan-

through flat slab specimens and the calculation of its
dards are subject to revision, and parties to
heat transfer properties. agreements based on this International Standard
are encouraged to investigate the possibility of ap-
This is an absolute or primary method of measure-
plying the most recent editions of the standards in-
ment of heat transfer properties, since only meas-
dicated below. Members of IEC and IS0 maintain
urements of length, temperature and electrical
registers of currently valid International Standards.
power are required.
IS0 7345:1987, Thermal insulation --- Physical quan-
Reports conforming to this standard test method
tities and definitions.
shall never refer to specimens with thermal resist-
ance lower than 0,l m*eK/W provided that thickness
IS0 9229:- 1), Thermal insulation - Materials, pro-
limits given in 1.7.4 are not exceeded.
ducts and systems - Vocabulary.

The limit for thermal resistance may be as low as IS0 9251:1987, Thermal insulation -- Heat transfer

0,02 m*-K/W but the accuracy stated in 1.5.3 may not
conditions and properties of materials -
be achieved over the full range.
Vocabulary.

If the specimens satisfy only the requirements out- IS0 9288:1989, Thermal insulation - Heat transfer by

lined in 1.8.1 , the resultant properties shall be de- - Physical quantities and definitions.

radiation
scribed as the thermal conductance and thermal
resistance or transfer factor of the specimen.
IS0 9346:1987, TI,ermal insulation - Mass transfer
- Physical quantities and definitions.
If the specimens satisfy the requirements of 1.8.2,
the resultant property may be described as the
mean measurable thermal conductivity of the speci-
1.3 Definitions
men being evaluated.
For the purposes of this International Standard, the
the requirements of 1.8.3,
If the specimens satisfy
following definitions apply.
the resultant property may be described as the
The following quantities are defined in IS0 7345 or
thermal conductivity or transmissivity of the material
in IS0 9251:
being evaluated.
1) To be published.
---------------------- Page: 9 ----------------------
IS0 8302:1991(E)
edges perpendicular to the faces, that is made of a
Quantity Symbol Units
material thermally homogeneous, isotropic (or
Heat flow-rate d, W
anisotropic with a symmetry axis perpendicular to
the faces), stable only within the precision of a
Density of heat flow-rate W/m*
measurement and the time required to execute it,
Thermal resistancel) R m* *K/W
Thermal conductance A
W/(m* .K)
and with thermal conductivity 1 or [A] constant or a
Thermal conductivity*) R W/(m.K)
linear function of temperature.
Thermal resistivity r m.K/W
1.3.5 transfer factor of a specimen: Is defined by
Porosity
Local porosity
c/ qd
c - - - --$- W(m.K)
J Y---
1) In some cases it may be necessary to consider
also the temperature difference divided by the heat
It depends on experimental conditions and charac-
flow-rate; no special symbol is assigned to this quan-
terizes a specimen in relation with the combined
tity, sometimes also called resistance.
conduction and radiation heat transfer. It is often
2) In the most general case 4’ and grad Tdo not have
referred to elsewhere as measured, equivalent, ap-
parent or effective thermal conductivity of a speci-
the same orientation (7 is not defined through a single
men.
constant R but through a matrix of constants); more-
over conductivity changes while changing position

within the body, while changing the temperature and 1.3.6 thermal transmissivity of a material: Is defined

changes with time.
j - %- W/(m.K)
The following definitions related to material proper-
-t- AR
ties are given in IS0 9251:
when Ad/AR is independent of the thickness d. It is
porous medium independent of experimental conditions and charac-
homogeneous medium terizes an insulating material in relation with com-
homogeneous porous medium bined conduction and radiation. Thermal
heterogeneous medium transmissivity can be seen as the limit reached by
isotropic medium the transfer factor in thick layers where combined
anisotropic medium conduction and radiation heat transfer takes place.
stable medium It is often referred to elsewhere as equivalent, ap-
parent or effective thermal conductivity of a
Other terms not defined in IS0 7345 or IS0 9251:
material.
1.3.1 thermally homogeneous medium: Is one in
1.3.7 steady-state heat transfer property: Generic
term to identify one of the following properties:
which thermal conductivity [A] is not a function of
thermal resistance, transfer factor, thermal conduc-
the position within the medium but may be a func-
tivity, thermal resistivity, thermal transmissivity,
tion of direction, time and temperature.
thermal conductance, mean thermal conductivity.
1.3.2 thermally isotropic medium: Is one in which
1.3.8 room temperature: Generic term to identify a
mean test temperature of a measurement such that
thermal conductivity [A] is not a function of direction
a man in a room would regard it comfortable if it
but may be a function of the position with the
were the temperature of that room.
medium, of time and of the temperature ([A] is de-
1.3,9 ambient temperature: Generic term to identify
fined through a single value A in each Doint).
the temperature in the vicinity of the edge of the
specimen or in the vicinity of the whole apparatus.

1.3.3 thermally stable medlum: Is one in which This temperature is the temperature within the cab-

inet where the apparatus is enclosed or that of the

thermal conductivity R or [A] is not a function of laboratory for non-enclosed apparatus.

time, but may be a function of the co-ordinates, of

the temperature and, when applicable, of the direc- I .3,10 operator: Person responsible for carrying

. .
tion. - out the test and for the presentation through a report
of Ihe measured results.
1.3.4 mean thermal conductivity of a specimen: Is
1.3.11 data user: Person involved in the application
the property defined in steady-state conditions in a

body that has the form of a slab bounded by two and interpretation of measured results to judge

parallel, faces and by adiabatic material or system performance.
flat isothermal
---------------------- Page: 10 ----------------------
IS0 8302:1991(E)
the tus in assigned test conditions and who identifies
Person who develops
1.3.12 designer:
predicted apparatus
test procedures to verify the
constructional details of an apparatus in order to
accuracy.
meet predefined performance knits for the appara-
1.4 Symbols and units
Unit
Dimension
Symbol
A Metering area measured on a selected isothermal surface
Area of the gap
“sl
Area of the metering section
\ ,
h Guard width, starting from the gap centre-line
Imbalance coefficient
J/(kg.K)
Specific heat capacity of the plate
J/(kg.K)
c Specific heat capacity of the specimen
&i Average thickness of a specimen
d, , d2 , . ..) ds Thicknesses of specimens designated s1 , s2 , . . . . .y5
Metal plate thickness
Edge number
F Error in the metering area value
Error in the thickness value
Error due to edge heat losses
F Error in the electrical power value
Error due to imbalance
E!J
Error due to non-symmetrical conditions
Error in the temperature difference
Error in the heat flow-rate
Gap width
W/(m* .K)
Density of heat flow-rate per unit temperature difference
Side length of the metering section from gap centre to gap centre
Relative mass change after conditioning
Relative mass change due to a conditioning after drying
Relative mass change after drying
Relative mass change after test
Mass as received kg
Mass after drying kg
Mass after conditioning kg
Mass after test kg
Mass before test kg
Perimeter
W/m*
Density of heat flow-rate
W/m*
Edge density of heat flow-rate
m-K/W
Thermal resistivity
m* *K/W
R Thermal resistance
m* *K/W
Thermal resistance of edge insulation
Time
W/(m.K)
Transfer factor
Temperature of the warm surface of the specimen
Temperature of the cold surface of the specimen
Ambient temperature (temperature in the vicinity of the specimen)
---------------------- Page: 11 ----------------------
IS0 8302:1991 (E)
Unit
Symbol Dimension
Temperature on the edge of the specimen
Mean temperature (usually (7; + 7; )/2)
rn3
V Volume
Heating unit thickness
Error parameter for the edge configuration
Error parameter for the surrounding temperature
Error parameter for imbalance
Ad Increment of thickness
m* *K/W
AR Increment of thermal resistance
Temperature difference (usually 7; - 7; ) K
Temperature difference through the gap
ATs
Time interval
W/(m.K)
Increment of transfer factor
A cl7
W/(m.K)
E Emissivity
W/( m-K)
a Thermal conductivity
W/(m.K)
Thermal conductivity of a material facing the gap
W/( m-K)
Thermal transmissivity
W/(m* UK)
Thermal conductance
Porosity
Local porosity
; Heat flow-rate
Heat flow-rate due to edge heat losses
@el
Heat flow-rate on the edge
@el
Heat flow-rate due to imbalance
Heat flow-rate in a test
Heat flow-rate through the wires
Gap heat flow-rate per unit temperature imbalance W/K
kg/m3
Density of the dry specimen
kg/m3
Density of the plate
kg/m3
Density of the specimen after conditioning
5,67 W/(m* l K4)
Stefan-Boltzmann constant
*rl
It must be recognized, therefore, that the selection
1.5 Significance
of a typical value of heat transfer properties repre-
sentative of a material in a particular application
1.51 Factors influencing heat transfer
shall be based on a consideration of these factors
properties
and will not necessarily apply without modification
to all service conditions.
transfer properties of a specimen of mat-
The heat
eria I may
As an example, this method provides that the heat
transfer properties should be obtained on dried
mat-
- vary due to variability of composition of the
specimens, although in service such conditions may
erial or samples of it;
not be realized.
- be affected by moisture or other factors;
Even more basic is dependence of the heat transfer
properties on variables such as mean temperature
- change with time;
and the temperature difference. These dependen-
cies should be measured or the tests made under
- change with mean temperature; and
conditions typical of use.
- depend upon the thermal history.
---------------------- Page: 12 ----------------------
IS0 8302:1991 (E)
slab(s) having flat parallel faces, a unidirectional
I S.2 Sampling
uniform density of heat flow-rate at steady-state

Heat transfer properties need an adequate amount conditions as the one that would exist in an infinite

of test information to be considered representative slab bounded by two flat parallel isothermal sur-

of a material. A heat transfer property of a material faces.
can be determined by a single measurement only if
the sample is typical of the material and the
Apparatus types
1.6.2
specimen(s) is (are) typical of the sample. The pro-
cedure for selecting the sample should normally be
From this basic pr ,inciple were derived two types of
specified in the material specification. The selection
guarded hot plate appara tus:
of the specimen from the sample may be partly
specified in the material specification. As sampling
a) with two specimens (and a central heating unit);
is beyond the scope of this test method, when the
problem is not covered by a material specification,
b) with a single specimen.
appropriate documents shall be considered.
1.6.2.1 Two-specimen apparatus
1.53 Accuracy and reproducibility
The evaluation of the accuracy of the method is
In the two specimen apparatus [see figure la)], a
complex and is a function of the apparatus design,
central round or square flat plate assembly consist-

of the related instrumentation and of the type of ing of a heater and metal surface plates and called

specimen under test. However, apparatus con- the heating unit is sandwiched between two nearly

structed and operated in accordance with this
identical specimens. The heat flow-rate is trans-
method is capable of measuring heat transfer prop-
ferred through the specimens to separate round or
erties accurate to within Ifi 2 % when the mean
square isothermal flat assemblies called the cooling
temperature of the test is near the room temper- units.
ature.
Single-specimen apparatus
1.6.2.2
With adequate precautions in the design of the ap-
paratus, and after extensive checking and cross-
In the single specimen apparatus [see figure lb)],
referencing of measurements with other similar
the second specimen is replaced b; a combination
apparatus, an accuracy of about + 5 % should be
of a piece of insulation and a gua;-d plate. A zero
obtainable anywhere in the full operating range of
temperature-difference is then established across
an apparatus. Such accuracy is normally easier to
this combination. Providing all other applicable re-
attain using separate apparatus for the extremes in
quirements of this Internation Standard are fulfilled,
the range. The reproducibility of subsequent meas-
accurate measurements and reporting according to
urements made by the apparatus on a specimen
this method may be accomplished with this type of
maintained within the apparatus without changes in
apparatus, but particular reference to the modifica-
test conditions is normally much better than 1 %.
tion of the normal hot plate apparatus with two
When measurements are made on the same refer-
specimens should be made in the report.
ence specimen removed and then mounted again
after long time intervals, the reproducibility of
measurements is normally better than r)l 1 %. This
1.6.3 Heating and cooling units
larger figure is due to minor changes in test condi-
tions, such as the pressure of the plates on the
The heating unit consists of a separate metering
specimen (that affect contact resistances), the rela-
section, where the unidirectional uniform and con-
tive humidity of the air around the specimen (that
stant density of heat flow-rate can be established,
affects its moisture contents), etc.
surrounded by a guard section separated by a nar-
row gap. The cooling units may consist of a contin-
These levels of reproducibility are required to iden-
uous flat plate assembly but it is preferable to have
tify errors in the method and is desirable in quality
them in a similar form to the heating unit.
control applications.
1.6 Principle 1.6.4 Edge insulation and auxiliary guarded
sections
1.6.1 Apparatus principle
Additional edge insulation and/or auxiliary guard

The arded h ot plate #ratus is intended to es- sections are required, especially when operating

!w aPPa
tabli sh within specime in the form of u niform
above or below room temperature.
n(s) 9
---------------------- Page: 13 ----------------------
IS0 8302:1991(E)
H GF
FG H
H GF
. .
E Es I
II c 0 I EsE I
EE DCD M
5 L
adI Two-specimen apparatus
b) Single-specimen apparatus
Key
A Metering section heater
Metering section surface plates
C Guard section heater
Guard section surface plates
E Cooling unit
Cooling unit surface plate
F Differential thermocouples
G Heating unit surface thermocouples
H Cooling unit surface thermocouples
Test specimen
L Guard plate
Guard plate insulation
N Guard plate differential thermocouples

-- General features of two-specimen and single-specimen guarded hot plate apparatus

Figure I
---------------------- Page: 14 ----------------------
IS0 8302:1991 (E)
1.6.5 Definition of the guarded hot plate
1.7 Limitations due to apparatus
apparatus
Limitations due to contact resistances
1.7.1
The term “guarded hot plate” applies to the entire
assembled apparatus, that, hence, is called
When testing a specimen of high thermal
“guarded hot plate apparatus”. The general features
conductance and rigid (i.e. specimens of a material
of the apparatus with specimens installed are shown
too hard and unyielding to be appreciably altered in
in figure 1.
shape by the pressure of the heating and cooling
units), even small non-uniformities of the surface of
both specimen and the apparatus (surfaces not per-
1.6.6 Measuring the density of heat flow-rate
fectly flat) will allow contact resistances not uni-
formly distributed between the specimens and the
With the establishment of steady-state in the meter-
plates of the heating and of the cooling units.
ing section, the density of heat flow-rate, 41 is de-
termined from measurement of the heat-flow-rate,
These will cause non-uniform heat flow-rate distrib-
@, and the metering area, A, that (32 crosses.
ution and thermal field distortions within the speci-
mens; moreover, they will make accurate surface
temperature measurements difficult to undertake.
1.6.7 Measuring the temperature difference
For specimens having thermal resistances less than
0,l m*.K/W, special techniques for measuring sur-
The temperature difference across the specimen,
face temperatures will be required. Metal surfaces
A7T, is measured by temperature sensors fixed at the
should be machined or cut flat ancl parallel and
surfaces of the metal plates and/or those
...

SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 8302:1997
01-december-1997
7RSORWQDL]RODFLMD'RORþDQMHWRSORWQHXSRUQRVWLLQVRURGQLKODVWQRVWLY
VWDFLRQDUQHPVWDQMX$SDUDW]]DãþLWHQLPLYURþLPLSORãþDPL

Thermal insulation -- Determination of steady-state thermal resistance and related

properties -- Guarded hot plate apparatus

Isolation thermique -- Détermination de la résistance thermique et des propriétés

connexes en régime stationnaire -- Méthode de la plaque chaude gardée
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 8302:1991
ICS:
27.220 Rekuperacija toplote. Heat recovery. Thermal
Toplotna izolacija insulation
SIST ISO 8302:1997 en

2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

---------------------- Page: 1 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
---------------------- Page: 2 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
Is0
INTERNATIONAL
8302
STANDARD
First edition
1991-08-01
- Determination of
Thermal insulation
steady-state thermal resistance and related
- Guarded hot plate apparatus
properties
Isolation thermique - D&termination de la rbistance thermique et des
proprM& connexes en rggime stationnaire - M8hode de la plaque
chaude gardee
.--
-..--.-
-..--- -.---- ---- ----.-e-P -P----c
-----
___ L’- -----we- - --
------
_. --- _ -
Reference number
-- --
--. _
-- --.. ___ IS0 8302:1991(E)
---------------------- Page: 3 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
IS0 8302:1991(E)
Contents
Page

Section 1 General . . . . . . . . . . ..1...........................~.~.................................~...

................. 1

1.1 Scope .............................................................................

1.2 Normative references . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3 Definitions
.............................. 3
1.4 Symbols and units ......................................

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.5 Significance

1.6 Principle .................................................................... ................

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..“............ 7

1.7 Limitations due to apparatus
............... 8
1.8 Limitations due to specimen ....................................
Apparatus and error evaluation . . ..*...*............................ 11
Section 2
-............. 11
2.1 Apparatus description and design requirements
........................................ ................ ........
2.2 Evaluation of errors
........................................................... ........ 20
2.3 Apparatus design
.~.............................................................. 22
2.4 Performance check
,,,,...,.........I...........,.................“............., 25
Section 3 Test procedures

,......,...........,..,.............................,.,...,,..,,..... . ..*..........

3.1 General
....................................................... ..............
3.2 Test specimens
. . . . . . . . . . . . . . 28

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3 Test method

Procedures requiring multiple measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.4
. . . . . . . . 31

3.5 Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

..............
3.6 Test report ................................................................
0 IS0 1991

All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form

or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without

permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
---------------------- Page: 4 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
IS0 8302:1991(E)
Annexes
A Limit values for apparatus performance and testing conditions 34
..,.......................................,.............................. 37
B Thermocouples

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

C Maximum specimen thickness
,.....,,................................................,...,.................
D Bibliography
. . .
III
---------------------- Page: 5 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
IS0 8302:199? (E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the
work. IS0 collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an lnterna-
tional Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies
casting a vote.
International Standard IS0 8302 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 163, Thermal insulation.
Annex A forms an integral part of this International Standard. Annexes
B, C and D are for information only.
---------------------- Page: 6 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
IS0 8302:1991(E)
Introduction
0.1 Document subdivision
This International Standard is divided into three sections, representing
the most comprehensive assemblage of information required to use the
guarded hot plate apparatus, i.e.
Section 1: General considerations
Section 2: Apparatus and error evaluation
Section 3: Test procedures
While the user of the method specified in this International Standard for
test purposes may need to concentrate only on section 3, he must also
be familiar with the other two sections in order to obtain accurate re-
sults. He must be particularly knowledgeable about the general re-
quirements. Section 2 is directed towards the designer of the apparatus,
but he also, in order to provide good apparatus, must be concerned with
the other sections of this method. Thus, the method will serve its pur-
pose well.
0.2 Heat transfer and measured properties
A large proportion of thermal testing is undertaken on light density
porous materials. In such cases, the actual heat transfer within them can
involve a complex combination of different contributions of
radiation;
conduction both in the solid and gas phase; and
convection (in some operating conditions);
plus their interactions together with mass transfer, especially in moist
materials. For such materials, the heat transfer property, very often
wrongly called “thermal conductivity”, calculated from a defined formula
and the results of measurements of heat flow-rate, temperature differ-
ence and dimensions, for a specimen may be not an intrinsic property
of the material itself. This property, in accordance with IS0 9288, should
therefore be called “transfer factor” as it may depend on the test con-
ditions (the transfer factor is often referred to elsewhere as apparent or
effective thermal conductivity). Transfer factor may have a significant
dependence on the thickness of the specimen and/or on the temper-
ature difference for the same mean test temperature.
Heat transfer by radiation is the first source of dependence of transfer
factor on specimen thickness. As a consequence, not only material
properties influence results, but also the radiative characteristics of the
surfaces adjoining those of the specimen. Heat transfer by radiation also
---------------------- Page: 7 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
IS0 8302:199j (E)
contributes to the dependence of transfer factor on temperature differ-
ences. This dependence can be experimentally detected for each type
of material and for each mean test temperature when the temperature
difference exceeds defined limits. Thermal resistance is therefore the
property that better describes the thermal behaviour of the specimen,
provided it is accompanied by information on the radiative character-
istics of the adjoining surfaces. If there is the possibility of the onset of
convection within the specimen (e.g. in light mineral wool for low tem-
peratures), the apparatus orientation, the thickness and the temperature
difference can influence both the transfer factor and the thermal resist-
ance. In such cases, as a minimum it is required to fully specify the
geometry and the boundary conditions of the specimen tested, even
though information supplied in section 3 on test procedures does not
cover these test conditions in detail. In addition, it will take considerable
knowledge to evaluate the measurement, as such, especially when ap-
plying the measured values in practice.
The influence of moisture within a specimen on the heat transfer during
a measurement is also a very complex matter. Therefore, dried speci-
mens only shall be tested according to standard procedures. Measure-
ments on moist materials need additional precautions not covered in
detail in this International Standard.
The knowledge of the physical principles mentioned is also extremely
important when a heat transfer property, determined by this test
method, is used to predict the thermal behaviour of a specific material
in a practical application even though other factors such as workman-
ship can influence this behaviour.
0.3 Background required
The design and subsequent correct operation of a guarded hot plate to
obtain correct results and the interpretation of experimental results is
a complex subject requiring great care. It is recommended that the de-
signer, operator and the user of measured data of the guarded hot plate
should have a thorough background of knowledge of heat transfer
mechanism in the materials, products and systems being evaluated,
coupled with experience of electrical and temperature measurements,
particularly at low signal levels. Good laboratory practice in accordance
with general test procedures should also be maintained.
The in-de h knowledge in each a rea mentioned may be different for the
desi 0 a user.
perator and dat
gner,
0.4 Design, size and national standards
Many different designs of guarded hot plate apparatus exist worldwide
which conform to present national standards. Continuing research and
development is in progress to improve the apparatus and measurement
techniques. Thus, it is not practical to mandate a specific design or size
of apparatus, especially as total requirements may vary quite widely.
0.5 Guidelines supplied
Considerable latitude both in the temperature range and in the geo-
metry of the apparatus is given to the designer of new equipment since
various forms have been found to give comparable results. It is recom-
mended that designers of new apparatus read the comprehensive liter-
ature cited in annex D carefully. After completion of new apparatus, it
is recommended that it be verified by undertaking tests on one or more
of the various reference materials of different thermal resistance levels
available.
---------------------- Page: 8 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
IS0 8302:1991(E)
This International Standard outlines just the mandatory requirements
necessary to design and operate a guarded hot plate in order to provide
correct results.
Limit values for the apparatus performance and testing conditions stated
in this International Standard are given in annex A.
This International Standard also includes recommended procedures and
practices plus suggested specimen dimensions which together should
enhance general measurement levels and assist in improving inter-
laboratory comparisons and collaborative measurement programmes.
vii
---------------------- Page: 9 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
This page intentionally left blank
---------------------- Page: 10 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
IS0 8302:1991(E) .
INTERNATIONAL STANDARD
- Determination of steady-state thermal
Thermal insulation
resistance and related properties - Guarded hot plate
apparatus
Section 1: General
1.2 Normative references
1.1 Scope
The following standards contain provisions which,

This International Standard lays down a test method through reference in this text, constitute provisions

which defines the use of the guarded hot plate of this International Standard. At the time of publi-

method to measure the steady-state heat transfer cation, the editions indicated were valid. All stan-

through flat slab specimens and the calculation of its
dards are subject to revision, and parties to
heat transfer properties. agreements based on this International Standard
are encouraged to investigate the possibility of ap-
This is an absolute or primary method of measure-
plying the most recent editions of the standards in-
ment of heat transfer properties, since only meas-
dicated below. Members of IEC and IS0 maintain
urements of length, temperature and electrical
registers of currently valid International Standards.
power are required.
IS0 7345:1987, Thermal insulation --- Physical quan-
Reports conforming to this standard test method
tities and definitions.
shall never refer to specimens with thermal resist-
ance lower than 0,l m*eK/W provided that thickness
IS0 9229:- 1), Thermal insulation - Materials, pro-
limits given in 1.7.4 are not exceeded.
ducts and systems - Vocabulary.

The limit for thermal resistance may be as low as IS0 9251:1987, Thermal insulation -- Heat transfer

0,02 m*-K/W but the accuracy stated in 1.5.3 may not
conditions and properties of materials -
be achieved over the full range.
Vocabulary.

If the specimens satisfy only the requirements out- IS0 9288:1989, Thermal insulation - Heat transfer by

lined in 1.8.1 , the resultant properties shall be de- - Physical quantities and definitions.

radiation
scribed as the thermal conductance and thermal
resistance or transfer factor of the specimen.
IS0 9346:1987, TI,ermal insulation - Mass transfer
- Physical quantities and definitions.
If the specimens satisfy the requirements of 1.8.2,
the resultant property may be described as the
mean measurable thermal conductivity of the speci-
1.3 Definitions
men being evaluated.
For the purposes of this International Standard, the
the requirements of 1.8.3,
If the specimens satisfy
following definitions apply.
the resultant property may be described as the
The following quantities are defined in IS0 7345 or
thermal conductivity or transmissivity of the material
in IS0 9251:
being evaluated.
1) To be published.
---------------------- Page: 11 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
IS0 8302:1991(E)
edges perpendicular to the faces, that is made of a
Quantity Symbol Units
material thermally homogeneous, isotropic (or
Heat flow-rate d, W
anisotropic with a symmetry axis perpendicular to
the faces), stable only within the precision of a
Density of heat flow-rate W/m*
measurement and the time required to execute it,
Thermal resistancel) R m* *K/W
Thermal conductance A
W/(m* .K)
and with thermal conductivity 1 or [A] constant or a
Thermal conductivity*) R W/(m.K)
linear function of temperature.
Thermal resistivity r m.K/W
1.3.5 transfer factor of a specimen: Is defined by
Porosity
Local porosity
c/ qd
c - - - --$- W(m.K)
J Y---
1) In some cases it may be necessary to consider
also the temperature difference divided by the heat
It depends on experimental conditions and charac-
flow-rate; no special symbol is assigned to this quan-
terizes a specimen in relation with the combined
tity, sometimes also called resistance.
conduction and radiation heat transfer. It is often
2) In the most general case 4’ and grad Tdo not have
referred to elsewhere as measured, equivalent, ap-
parent or effective thermal conductivity of a speci-
the same orientation (7 is not defined through a single
men.
constant R but through a matrix of constants); more-
over conductivity changes while changing position

within the body, while changing the temperature and 1.3.6 thermal transmissivity of a material: Is defined

changes with time.
j - %- W/(m.K)
The following definitions related to material proper-
-t- AR
ties are given in IS0 9251:
when Ad/AR is independent of the thickness d. It is
porous medium independent of experimental conditions and charac-
homogeneous medium terizes an insulating material in relation with com-
homogeneous porous medium bined conduction and radiation. Thermal
heterogeneous medium transmissivity can be seen as the limit reached by
isotropic medium the transfer factor in thick layers where combined
anisotropic medium conduction and radiation heat transfer takes place.
stable medium It is often referred to elsewhere as equivalent, ap-
parent or effective thermal conductivity of a
Other terms not defined in IS0 7345 or IS0 9251:
material.
1.3.1 thermally homogeneous medium: Is one in
1.3.7 steady-state heat transfer property: Generic
term to identify one of the following properties:
which thermal conductivity [A] is not a function of
thermal resistance, transfer factor, thermal conduc-
the position within the medium but may be a func-
tivity, thermal resistivity, thermal transmissivity,
tion of direction, time and temperature.
thermal conductance, mean thermal conductivity.
1.3.2 thermally isotropic medium: Is one in which
1.3.8 room temperature: Generic term to identify a
mean test temperature of a measurement such that
thermal conductivity [A] is not a function of direction
a man in a room would regard it comfortable if it
but may be a function of the position with the
were the temperature of that room.
medium, of time and of the temperature ([A] is de-
1.3,9 ambient temperature: Generic term to identify
fined through a single value A in each Doint).
the temperature in the vicinity of the edge of the
specimen or in the vicinity of the whole apparatus.

1.3.3 thermally stable medlum: Is one in which This temperature is the temperature within the cab-

inet where the apparatus is enclosed or that of the

thermal conductivity R or [A] is not a function of laboratory for non-enclosed apparatus.

time, but may be a function of the co-ordinates, of

the temperature and, when applicable, of the direc- I .3,10 operator: Person responsible for carrying

. .
tion. - out the test and for the presentation through a report
of Ihe measured results.
1.3.4 mean thermal conductivity of a specimen: Is
1.3.11 data user: Person involved in the application
the property defined in steady-state conditions in a

body that has the form of a slab bounded by two and interpretation of measured results to judge

parallel, faces and by adiabatic material or system performance.
flat isothermal
---------------------- Page: 12 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
IS0 8302:1991(E)
the tus in assigned test conditions and who identifies
Person who develops
1.3.12 designer:
predicted apparatus
test procedures to verify the
constructional details of an apparatus in order to
accuracy.
meet predefined performance knits for the appara-
1.4 Symbols and units
Unit
Dimension
Symbol
A Metering area measured on a selected isothermal surface
Area of the gap
“sl
Area of the metering section
\ ,
h Guard width, starting from the gap centre-line
Imbalance coefficient
J/(kg.K)
Specific heat capacity of the plate
J/(kg.K)
c Specific heat capacity of the specimen
&i Average thickness of a specimen
d, , d2 , . ..) ds Thicknesses of specimens designated s1 , s2 , . . . . .y5
Metal plate thickness
Edge number
F Error in the metering area value
Error in the thickness value
Error due to edge heat losses
F Error in the electrical power value
Error due to imbalance
E!J
Error due to non-symmetrical conditions
Error in the temperature difference
Error in the heat flow-rate
Gap width
W/(m* .K)
Density of heat flow-rate per unit temperature difference
Side length of the metering section from gap centre to gap centre
Relative mass change after conditioning
Relative mass change due to a conditioning after drying
Relative mass change after drying
Relative mass change after test
Mass as received kg
Mass after drying kg
Mass after conditioning kg
Mass after test kg
Mass before test kg
Perimeter
W/m*
Density of heat flow-rate
W/m*
Edge density of heat flow-rate
m-K/W
Thermal resistivity
m* *K/W
R Thermal resistance
m* *K/W
Thermal resistance of edge insulation
Time
W/(m.K)
Transfer factor
Temperature of the warm surface of the specimen
Temperature of the cold surface of the specimen
Ambient temperature (temperature in the vicinity of the specimen)
---------------------- Page: 13 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
IS0 8302:1991 (E)
Unit
Symbol Dimension
Temperature on the edge of the specimen
Mean temperature (usually (7; + 7; )/2)
rn3
V Volume
Heating unit thickness
Error parameter for the edge configuration
Error parameter for the surrounding temperature
Error parameter for imbalance
Ad Increment of thickness
m* *K/W
AR Increment of thermal resistance
Temperature difference (usually 7; - 7; ) K
Temperature difference through the gap
ATs
Time interval
W/(m.K)
Increment of transfer factor
A cl7
W/(m.K)
E Emissivity
W/( m-K)
a Thermal conductivity
W/(m.K)
Thermal conductivity of a material facing the gap
W/( m-K)
Thermal transmissivity
W/(m* UK)
Thermal conductance
Porosity
Local porosity
; Heat flow-rate
Heat flow-rate due to edge heat losses
@el
Heat flow-rate on the edge
@el
Heat flow-rate due to imbalance
Heat flow-rate in a test
Heat flow-rate through the wires
Gap heat flow-rate per unit temperature imbalance W/K
kg/m3
Density of the dry specimen
kg/m3
Density of the plate
kg/m3
Density of the specimen after conditioning
5,67 W/(m* l K4)
Stefan-Boltzmann constant
*rl
It must be recognized, therefore, that the selection
1.5 Significance
of a typical value of heat transfer properties repre-
sentative of a material in a particular application
1.51 Factors influencing heat transfer
shall be based on a consideration of these factors
properties
and will not necessarily apply without modification
to all service conditions.
transfer properties of a specimen of mat-
The heat
eria I may
As an example, this method provides that the heat
transfer properties should be obtained on dried
mat-
- vary due to variability of composition of the
specimens, although in service such conditions may
erial or samples of it;
not be realized.
- be affected by moisture or other factors;
Even more basic is dependence of the heat transfer
properties on variables such as mean temperature
- change with time;
and the temperature difference. These dependen-
cies should be measured or the tests made under
- change with mean temperature; and
conditions typical of use.
- depend upon the thermal history.
---------------------- Page: 14 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
IS0 8302:1991 (E)
slab(s) having flat parallel faces, a unidirectional
I S.2 Sampling
uniform density of heat flow-rate at steady-state

Heat transfer properties need an adequate amount conditions as the one that would exist in an infinite

of test information to be considered representative slab bounded by two flat parallel isothermal sur-

of a material. A heat transfer property of a material faces.
can be determined by a single measurement only if
the sample is typical of the material and the
Apparatus types
1.6.2
specimen(s) is (are) typical of the sample. The pro-
cedure for selecting the sample should normally be
From this basic pr ,inciple were derived two types of
specified in the material specification. The selection
guarded hot plate appara tus:
of the specimen from the sample may be partly
specified in the material specification. As sampling
a) with two specimens (and a central heating unit);
is beyond the scope of this test method, when the
problem is not covered by a material specification,
b) with a single specimen.
appropriate documents shall be considered.
1.6.2.1 Two-specimen apparatus
1.53 Accuracy and reproducibility
The evaluation of the accuracy of the method is
In the two specimen apparatus [see figure la)], a
complex and is a function of the apparatus design,
central round or square flat plate assembly consist-

of the related instrumentation and of the type of ing of a heater and metal surface plates and called

specimen under test. However, apparatus con- the heating unit is sandwiched between two nearly

structed and operated in accordance with this
identical specimens. The heat flow-rate is trans-
method is capable of measuring heat transfer prop-
ferred through the specimens to separate round or
erties accurate to within Ifi 2 % when the mean
square isothermal flat assemblies called the cooling
temperature of the test is near the room temper- units.
ature.
Single-specimen apparatus
1.6.2.2
With adequate precautions in the design of the ap-
paratus, and after extensive checking and cross-
In the single specimen apparatus [see figure lb)],
referencing of measurements with other similar
the second specimen is replaced b; a combination
apparatus, an accuracy of about + 5 % should be
of a piece of insulation and a gua;-d plate. A zero
obtainable anywhere in the full operating range of
temperature-difference is then established across
an apparatus. Such accuracy is normally easier to
this combination. Providing all other applicable re-
attain using separate apparatus for the extremes in
quirements of this Internation Standard are fulfilled,
the range. The reproducibility of subsequent meas-
accurate measurements and reporting according to
urements made by the apparatus on a specimen
this method may be accomplished with this type of
maintained within the apparatus without changes in
apparatus, but particular reference to the modifica-
test conditions is normally much better than 1 %.
tion of the normal hot plate apparatus with two
When measurements are made on the same refer-
specimens should be made in the report.
ence specimen removed and then mounted again
after long time intervals, the reproducibility of
measurements is normally better than r)l 1 %. This
1.6.3 Heating and cooling units
larger figure is due to minor changes in test condi-
tions, such as the pressure of the plates on the
The heating unit consists of a separate metering
specimen (that affect contact resistances), the rela-
section, where the unidirectional uniform and con-
tive humidity of the air around the specimen (that
stant density of heat flow-rate can be established,
affects its moisture contents), etc.
surrounded by a guard section separated by a nar-
row gap. The cooling units may consist of a contin-
These levels of reproducibility are required to iden-
uous flat plate assembly but it is preferable to have
tify errors in the method and is desirable in quality
them in a similar form to the heating unit.
control applications.
1.6 Principle 1.6.4 Edge insulation and auxiliary guarded
sections
1.6.1 Apparatus principle
Additional edge insulation and/or auxiliary guard

The arded h ot plate #ratus is intended to es- sections are required, especially when operating

!w aPPa
tabli sh within specime in the form of u niform
above or below room temperature.
n(s) 9
---------------------- Page: 15 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
IS0 8302:1991(E)
H GF
FG H
H GF
. .
E Es I
II c 0 I EsE I
EE DCD M
5 L
adI Two-specimen apparatus
b) Single-specimen apparatus
Key
A Metering section heater
Metering section surface plates
C Guard section heater
Guard section surface plates
E Cooling unit
Cooling unit surface plate
F Differential thermocouples
G Heating unit surface thermocouples
H Cooling unit surface thermocouples
Test specimen
L Guard plate
Guard plate insulation
N Guard plate differential thermocouples

-- General features of two-specimen and single-specimen guarded hot plate apparatus

Figure I
---------------------- Page: 16 ----------------------
SIST ISO 8302:1997
IS0 8302:1991 (E)
1.6.5 Definition of the guarded hot plate
1.7 Limitations due to apparatus
apparatus
Limitations due to contact resistances
1.7.1
The term “guarded hot plate” applies to the entire
assembled apparatus, that, hence, is called
When testing a specimen of high thermal
“guarded hot plate apparatus”. The general features
conductance and rigid (i.e. specimens of a material
of the apparatus with specimens installed are shown
too hard and unyielding to be appreciably
...

ISO
NORME
INTERNATIONALE 8302
Première édition
1991-08-01
Isolation thermique - Détermination de la
résistance thermique et des propriétés connexes
en régime stationnaire - Méthode de la plaque
chaude gardée
Thermal insulation - Determination of steady-state thermal resistance
and related properties - Guarded hot plate apparatus
-...---A
---
-me-...---. - -..e ----.-PPP-y-P-s
------.-.x
----- - . ..---
Numéro de référence
-- _. ___ .- . .__ -_ . _--_ 7- .-“’ -:
-.- - lS0 8302:1991(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
Sommaire
Page

Section 1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2 Références normatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.4 Symboles et unités

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.5 Signification

1.6 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.7 Limitations tenant compte de l’appareillage . . . . . . . . . . ..“............

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.8 Limitations dues aux éprouvettes
Appareillage et évaluation des erreurs . . . . . . . . . . . . . ..I......... 12
Section 2
2.1 Description de l’appareillage et exigences pour la

conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.2 Évaluation des erreurs
. . . . . . . . . . . . . . . . . . ..““““.“““““‘.............. 22
2.3 Conception d’un appareil

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.4 Contrôle des performances
,,.,,...,.,..,.....1.........,...............~............ 27
Section 3 Modes opératoires

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..a.......... 27

3.1 Généralités

3.2 Éprouvettes d’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3 Réalisation des essais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . 33
3.4 Procédures nécessitant des mesurages multiples

3.5 Calculs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

....................................................... ..............
3.6 Rapport d’essai
Q ISO 1991

Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-

duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou

mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de I’kditeur.

Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
Annexes
A Valeurs limites des performances de l’appareil et des conditions

d’essais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B Thermocouples ,........................................................................

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
C cpaisseur maximale des éprouvettes

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0 Bibliographie
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 8302:1991 (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 inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 8302 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 163, Isolation thermique.
L’annexe A fait partie intégrante de la présente Norme internationale.
Les annexes B, C et D sont données uniquement à titre d’information.
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
Introduction
0.1 Structure du document
La présente Norme internationale comprend trois sections englobant les
informations les plus complètes qu’il a été possible de rassembler et
qui sont nécessaires à l’utilisation de la plaque chaude gardée, à savoir:
Section 1: Considérations générales
Section 2: Appareillage et évaluation des erreurs
Section 3: Procédures d’essai
Bien que l’utilisateur de la méthode spécifiée dans la présente Norme
internationale puisse avant tout centrer ses préoccupations sur la sec-
tion 3 s’il désire réaliser des essais, il doit impérativement se mettre
au courant des deux autres sections, en vue d’obtenir des résultats
reproductibles et précis. En particulier, il doit assimiler les connaissan-
ces concernant les conditions générales à observer. La section 2 est
destinée aux constructeurs d’appareils mais ceux-ci, pour construire un
appareil de qualité, devront impérativement se sentir concernés par les
autres sections. C’est dans ces conditions que la presente Norme
internationale remplira correctement son objet.
0.2
Transfert de chaleur et propriétés mesurées
Un grand nombre d’essais sont effectués sur des matériaux poreux et
de faible masse volumique. Dans ces cas, le transfert de chaleur qui
prend place dans ces matériaux peut être le résultat des contributions
complexes de divers modes de transfert, c’est-à-dire
- rayonnement,
conduction en phase solide et en phase gazeuse, et
convection (dans certaines conditions de service),
ainsi que de leurs interactions combinées à un transfert de masse, en
particulier dans les matériaux humides. Pour de tels matériaux, la pro-
priété thermique très souvent appelée de ma>nière impropre tconducti-
vité thermique,,, calculée à partir d’une formule définie et à partir des
résultats des rnesures de flux thermique, de différence de température
et de dimensions obtenues pour une éprouvette donnée, peut ne pas
être une propriété intrinsèque du matériau lui-même. Cette propriété,
d’après I’ISO 9288, devrait donc être appelée ( puisqu’elle peut dépendre des conditions d’essai (on parle souvent
ailleurs du facteur de transfert comme étant la conductivité thermique
apparente ou effective).
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
Le facteur de transfert peut dépendre de facon significative de I’épais-
seur de l’éprouvette et/ou de la différence de température, ceci pour
des essais effectués à une même température moyenne.
Le transfert de chaleur par rayonnement est la cause principale de
l’effet de l’épaisseur sur le facteur de transfert. Par suite, non seulement
les propriétés du matériau, mais aussi les caractéristiques radiatives
des surfaces en contact avec l’éprouvette auront une influence sur les
résultats. Le transfert de chaleur par rayonnement contribue aussi à
rendre le facteur de transfert dépendant des différences de température.
Cette dépendance peut être mise en évidence expérimentalement pour
chaque type de matériau et pour chaque température moyenne d’essai
lorsque la différence de température dépasse les limites définies. La
résistance thermique est par conséquent une propriété qui caracté-
risera mieux le comportement thermique de l’éprouvette pourvu qu’on
l’accompagne des informations relatives aux surfaces en contact avec
celle-ci.
S’il y a possibilité de transfert convectif dans une éprouvette (par
exemple dans la laine minérale de faible masse volumique aux basses
températures), l’orientation de l’appareil, l’épaisseur et la différence de
température peuvent avoir une influence à la fois sur le facteur de
transfert et sur la résistance thermique. Dans ce cas, il est indispensa-
ble, au minimum, de préciser complètement la géométrie et les condi-
tions aux limites de l’éprouvette en essai, même si l’information fournie
dans la section 3 sur les procédures d’essai ne couvre pas ces condi-
tions d’essais en détail. En outre, cela demanderait des connaissances
considérables pour évaluer les mesures, tout spécialement lors de
l’application des valeurs mesurées en pratique.
L’influence de l’humidité présente à l’intérieur d’une éprouvette sur le
transfert de chaleur pendant les mesures est aussi un sujet trés com-
plexe. Par conséquent, seules des éprouvettes séchées doivent être
soumises à des essais suivant les modes opératoires normalisés. Les
mesurages sur des matériaux humides demandent des précautions
supplémentaires qui ne sont pas traitées en détail dans la présente
Norme Internationale.
La connaissance des principes physiques mentionnés ci-dessus est
également très importante quand une propriété déterminée par cette
méthode d’essai de transmission thermique est utilisée pour prévoir le
comportement thermique d’un matériau donné dans une application
pratique, même si d’autres facteurs, tels que la pose peuvent influencer
ce comportement.
0.3 Connaissances requises
La conception et le fonctionnement correct d’un appareil à plaque
chaude gardée en vue d’obtenir les résultats satisfaisants et une inter-
prétation des résultats expérimentaux est une affaire complexe néces-
sitant un grand soin. II est recommandé que le concepteur, l’opérateur
et l’utilisateur des données mesurées de l’appareil à plaque chaude
gardée possèdent une parfaite connaissance des mécanismes de
transfert de chaleur dans les matériaux, produits ou systhmes concer-
nés, jointe à une expérience des mesures électriques et des mesures
de température, en particulier pour les signaux de faible niveau. La
mise en œuvre habituelle des techniques de laboratoire en accord avec
les procédures générales de l’essai devrait également être maintenue.
Les connaissances dans chaque domaine peuvent être différentes pour
le concepteur, l’opérateur et l’utilisateur des données.
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 8302:1991 (F)
0.4 Conception, dimensions et normes nationales
De nombreuses conceptions différentes d’appareils à plaques chaudes
gardées existent de par le monde en vue de se conformer aux normes
nationales actuelles. Des recherches et des actions de développement
se poursuivent actuellement pour améliorer les appareillages et les
techniques de mesure. Il n’est donc pas réaliste d’imposer une
conception particulière ou une dimension donnée d’appareillage, en
particulier parce que les conditions globales imposées peuvent varier
de facon tout à fait considérable.
0.5 Instructions fournies
Une latitude considérable est laissée au concepteur de nouveaux équi-
pements, à la fois en ce qui concerne le domaine de température et la
géométrie de l’appareil, étant donné que des réalisations sous diffé-
rentes formes se sont déjà révélées capables de fournir des résultats
comparables. On recommande aux concepteurs de nouveaux appareils
de lire avec soin les sources bibliographiques citées dans l’annexe D.
Après achèvement d’un nouvel appareil, on recommande de procéder
à sa qualification en entreprenant des essais portant sur un ou plusieurs
des matériaux de référence actuellement disponibles et correspondant
à des ordres de grandeur différents de résistance thermique.
La présente Norme internationale souligne seulement les conditions
indispensables à remplir pour concevoir et faire fonctionner un appareil
à plaque chaude gardée, de facon à obtenir des résultats corrects.
Un tableau résumant les valeurs limites pour les performances de I’ap-
pareil et pour les conditions d’essai énoncées dans la présente Norme
Internationale est fournie en annexe A. La présente Norme internatio-
nale contient aussi des modes opératoires et des pratiques recomman-
dés ainsi que des dimensions suggérées pour les éprouvettes, cet
ensemble d’éléments devant rehausser la qualité méthodologique
d’ensemble tout en aidant à améliorer la comparabilité interlaboratoire
ainsi que les programmes de mesures en collaboration.
vii
---------------------- Page: 7 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 8 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 8302:1991 (F)
Détermination de la résistance
Isolation thermique -
thermique et des propriétés connexes en régime
stationnaire - Méthode de la plaque chaude gardée
Section 1: Généralités
Si les éprouvettes satisfont aux spkifications de
1 .l Domaine d’application
1.8.3, on pourra considérer la propriété obtenue
comme la conductivité thermique du matériau sou-
mis à l’essai.
La présente Norme internationale prescrit une mé-
thode d’essai qui définit l’utilisation de la plaque
chaude gardée pour mesurer le transfert de chaleur
en régime stationnaire à travers des éprouvettes en
forme de panneaux plans et permet de déduire par
1.2 Références normatives
calcul les propriétés de transmission thermique de
ces éprouvettes.
Les normes suivantes contiennent des dispositions

La méthode d’essai est une méthode de mesure qui, par suite de la référence qui en est faite,

constituent des dispositions valables pour la pré-
absolue ou primaire des propriétés de transmission
sente Norme internationale. Au moment de la pu-
thermique puisque seules sont exigées les mesures
blication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
de longueur, température et puissance électrique.
Toute norme est sujette à révision et les parties
prenantes des accords fondés sur la présente
Les procès-verbaux se rapportant à cet essai nor-
Norme internationale sont invitées à rechercher la
malisé ne doivent jamais concerner des éprouvettes
inférieure à possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes
ayant une résistance thermique
des normes indiquées ci-apres. Les membres de la
0,l mz*K/W, pourvu que l’épaisseur ne dépasse pas
CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes
les limites mentionnées en 1.7.4.
internationales en vigueur à un moment donné.
La limite inférieure pour la résistance thermique
ISO 7345: 1987, Isolation thermique - Grandeurs
peut être égale à 0,02 rnp*K/W mais la précision in-
physiques et délinitions.
diquée en 1.5.3 peut ne pas être respectée dans
toute la gamme.
ISO 9229: -‘1, Isolation thermique -- Matériaux, pro-

Si les éprouvettes satisfont seulement aux spéci- duits et systèmes isokmts thermiques -

Vocabulaire.
fications de 1.8.1, les propriétés obtenues doivent
être considérées comme conductance thermique et
ISO 9251: 1987, Isolation thermique - Conditions de
résistance thermique ou facteur de transfert de
transfert thermique et propriétés des matériaux -
l’éprouvette.
Vocabulaire.
Si les éprouvettes satisfont aux spécifications de
ISO 9288:1989, Isolation thermique - Transfert de
1.8.2, la propriété obtenue doit être considérée

comme étant la conductivité thermique moyenne de chaleur par rayonnement - Grandeurs physiques et

l’éprouvette soumise à essai. définitions.
1) À publier.
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
ISO 9346:1987, Isolation thermique - Transfert de

masse - Grandeurs physiques et définitions. température ([A] est défini par l’intermédiaire d’une

seule valeur R en chaque point).
1.3.3 milieu thermiquement stable: Milieu dans
1.3 Définitions
lequel la conductivité thermique R ou [?J n’est pas
Pour les besoins de la présente Norme internatio-
fonction du temps, mais peut être fonction de la
nale, les définitions suivantes s’appliquent.
température et, le cas échéant, de la direction.
Les grandeurs suivantes sont définies dans
I’ISO 7345 ou dans I’ISO 9251.
1.3.4 conductivité thermique
moyenne d‘une
éprouvette: Propriété définie en régime stationnaire
dans un corps qui a la forme d’une plaque limitée
Grandeur Symbole Unité
par deux faces planes, parallèles et isothermes, et
Flux thermique @ W
pat des côtés perpendiculaires aux faces,
Densité du flux thermique W/m*
adiabatiques, le corps étant constitué d’un matériau
Résistance thermique’)
R m* -K/W
thermiquement homogène, isotrope (ou anisotrope
avec un axe de symétrie perpendiculaire aux faces),
Conductance thermique A W/(m* *K)
stable dans les limites de précision d’un mesurage
Conductivité thermique*) R W/(m.K)
et le temps nécessaire à son exécution, et avec une
Résistivité thermique r m-K/W
Porosité
5 conductivité thermique R. ou [A] constante ou fonc-
tion linéaire de la température.
Porosité locale

1) Dans certains cas, il peut être nécessaire de 1.3.5 facteur de transfert d’une éprouvette: Est dé-

prendre en considération la différence de température
fini par
divisée par le flux thermique; aucun symbole particu-
lier n’est attribué à cette grandeur.
!Id
c ---$-W(m.K)
,--
2) Dans le cas le plus genéral, q et grad T n’ont pas A7
la même orientation (; n’est pas défini par une seule
II dépend des conditions expérimentales et caracté-
constante, mais par une matrice de constantes); en
rise une éprouvette vis-à-vis du transfert de chaleur
outre, la conductivité thermique varie avec la po-
combiné, par conduction et rayonnement. II est
sition, la température et le temps à l’intérieur du
souvent désigné par ailleurs sous le nom de con-
corps.
ductivité thermique mesurée! équivalente, appa-
rente ou effective d’une éprouvette.
Les définitions suivantes relatives aux propriétés du
matériau sont données dans I’ISO 9251:
1.3.6 transmissivité thermique d’un matériau: Est
définie par
milieu poreux
milieu homogène
A -H W/(m.K)
milieu poreux homog ène
“t- AR
milieu hétérogène
quand AdlAR est indépendant de l’épaisseur d. Elle
milieu isotrope
est indépendante des conditions expérimentales et
milieu anisotrope
caractérise un matériau isolant en relation avec le
milieu stable
transfert de chaleur par conduction et rayonnement.
Autres termes qui ne sont pas définis dans
La transmissivité thermique peut être considérée
I’ISO 7345 ou I’ISO 9251:
comme une limite du facteur de transfert pour des
couches épaisses dans le cas d’un transfert de
chaleur combiné par conduction et rayonnement.
1.3.1 milieu thermiquement homogène: Milieu dans
Elle est souvent désignée par ailleurs sous le nom
de conductivité thermique mesurée, équivalente,
lequel la conductivité thermique [A] n’est pas fonc-
apparente ou effective d’un matériau.
tion de la position du point considéré, mais qui peut
être fonction de la direction, du temps et de la tem-
pérature.
4.3.7 propriété de transmission thermique en ré-
gime stationnaire: Terme générique utilisé pour dé-

1.3.2 milieu thermiquement isotrope: Milieu dans finir une des propriétés suivantes: résistance

thermique, facteur de transfert, conductivité thermi-

lequel la conductivité thermique [A] n’est pas fonc- que, résistivité thermique, transmissivité thermique,

tion de la direction, mais peut être fonction de la conductance thermique, conductivité thermique

position à l’intérieur du milieu, du temps et de la moyenne.
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
3.3.11 utilisateur de données: Personne impliquée
1.3.8 température de la pièce: Terme générique
dans l’application et l’interprétation des résultats
utilisé pour définir des mesurages effectués à une
mesurés en vue de juger la performance du maté-
température d’essai moyenne qui peut être consi-
riau ou du système.
dérée comme confortable pour l’homme.
1.3.9 température ambiante: Terme générique uti-
1.3.12 concepteur: Personne qui met au point les
lisé pour définir la température au voisinage des
détails de construction d’un appareil afin de satis-
bords de l’éprouvette, ou au voisinage de l’appareil
faire les limites de performance prédéfinies pour
entier. Cette température est celle de l’enceinte
l’appareil dans des conditions d’essai données et
contenant l’appareil ou celle du laboratoire, dans le
qui définit les procédures d’essais pour vérifier la
cas d’un appareil non enfermé.
précision prévue de l’appareil.
1.3.10 opérateur: Personne responsable de I’exé-
cution de l’essai et de la présentation par l’inter-
médiaire d’un rapport des résultats mesurés.
1.4 Symboles et unités
Unité
Grandeur
Aire mesurée sur une surface isotherme choisie
Surface du déjoint
Surface de la zone de mesure
Largeur de la garde à partir de l’axe du déjoint
Coefficient de déséquilibre
J/(kg-K)
Capacité thermique massique de la plaque
J/(kg-K)
Capacité thermique massique de l’éprouvette
Épaisseur moyenne d’une éprouvette
Épaisseurs des éprouvettes notées s, , s2 , . . . . s5
Coefficient de bord
Erreur sur la valeur de l’aire de mesure
Erreur sur la valeur de l’épaisseur
Erreur due aux pertes de chaleur latérales
Erreur sur la valeur de la puissance électrique
Erreur due au déséquilibre
Erreur due aux conditions non symétriques
Erreur sur la différence de température
Erreur sur le flux thermique
Largeur du déjoint
W/(m* -K)
Densité de flux thermique par unité de différence de température
Longueur du côté de l’aire de mesure entre deux axes parallèles au
déjoint
Modification relative de la masse après conditionnement
Modification relative de la masse après séchage
Modification relative de la masse à la réception
de la masse après essai
Modifîca tion relative
Masse à la réception kg
Masse après séchage kg
Masse après conditionnement kg
Masse après essai kg
Masse avant essai
Périmètre
W/m*
Densité de flux thermique
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
Grandeur Unité
Densité de flux thermique latéral W/m2
Résistivité thermique m*KAN
Résistance thermique m* *K/W
Rbsistance de l’isolation latérale m2 *K/W
Temps
Facteur de transfert W/( m-K)
Température de la surface froide de l’éprouvette K
Températures ambiante (température au voisinage de l’éprouvette) K
Température de bord de l’éprouvette
Température moyenne [normalement (7; + 7;)/2 ]
Volume m3
Épaisseur de l’élément chauffant
Paramètre d’incertitude relatif à la configuration de bord
Paramètre d’incertitude relatif à la température ambiante
Paramètre d’incertitude relatif au désitquilibre
Augmentation de l’épaisseur
m2 *K/W
Augmentation de la résistance thermique
Différence de température (en général 7; - 7; )
Différence de température aux bornes du déjoint
Intervalle de temps
W/( m-K)
Augmentation du facteur de transfert
W/(m-K)
Émissivité
W/( m K)
Conductivité thermique
W/( m*K)
Conductivité thermique d’un matériau situé au regard du dejoint
W/( m-K)
Transmissivité thermique
\M/(m:- OK)
Conductance thermique
Porosité
Porosité locale
Flux thermique
Flux thermique dû aux pertes latérales
Flux thermique de bord
Flux thermique dû au déséquilibre
Flux thermique durant un essai
Flux thermique dans les fils
W/K
Flux thermique au déjoint par degré de déséquilibre de température
kq/m3
Masse volumique de l’éprouvette sèche
kq/m3
Masse volumique de la plaque
I&n3
Masse volumique de l’éprouvette
5,67 Wl(m2 .K4)
Constante de Stefan-Boltzmann
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 8302:1991 (F)
Comme l’échantillonnage va au-delà du cadre de la
1.5 Signification
méthode d’essai spécifiée dans la présente Norme
internationale, quand le problème n’est pas couvert
par une spécification du matériau, les documents
1.51 Facteurs ayant une influence sur les appropriés doivent être considérés.
proprlétés de transmission thermique
1.53 Précislon et reproductibilité
Les propriétés de transmission thermique d’une
éprouvette de matériau peuvent
L’évaluation de la précision de la méthode est
complexe et dépend de la conception de I’appa-
- varier du fait de la variabilité de la composition
reillage, de l’instrumentation qui est adjointe, et du
du matériau ou de ses échantillons;
type d’éprouvette soumise à l’essai.
- être influencées par l’humidité ou d’autres fac-
Cependant, des appareillages construits et utilisés
teurs;
conformément à cette méthode sont capables de
mesurer des propriétés de transmission thermique
- évoluer avec le temps;
avec une précision de & 2 % lorsque la température
moyenne de l’essai est proche de la température
- varier en fonction de la température moyenne,
de la pièce.
Avec les précautions adéquates pour la conception
de l’appareillage et après des vérifications appro-
- dépendre de l’histoire thermique.
fondies et des essais croisés avec d’autres appa-

II est donc impératif d’admettre que le choix d’une reillages similaires, une précision d’environ + 5 O/o

valeur caractérisant les propriétés de transmission devrait être obtenue dans tout le domaine de-fonc-

thermique, représentatives d’un matériau dans une tionnement d’un appareillage. Une telle précision

application particulière, doit être basé sur la prise est normalement plus facile à atteindre en utilisant

en compte de ces facteurs et ne s’applique pas né- des appareillages différents pour les valeurs extrê-

cessairement à toutes les conditions de fonction- mes. La reproductibilité des mesurages successifs

nement sans modifications préalables. réalisée avec l’appareillage sur une éprouvette

maintenue dans l’appareil sans modification des
Par exemple, la présente méthode prévoit que les
conditions d’essais est normalement bien meilleure
propriétés de transmission thermique doivent être
que 1 %. Lorsque les mesures sont effectuées sur
obtenues sur des éprouvettes sèches, mais il est
une même éprouvette de référence sortie de I’ap-
possible qu’en fonctionnement, de telles conditions
pareil puis remise en place à des intervalles de
ne soient pas remplies.
temps importants, la reproductibilité des mesures
est normalement meilleure que & 1 %. Cette valeur
Plus fondamentale encore est la dépendance des
plus élevée est due aux légères différences des
propriétés de transmission thermique vis-à-vis de
conditions d’essai comme la pression des plaques
variables comme la température moyenne et la dif-
sur l’éprouvette (ce qui modifie les résistances de
férence de température. Ces influences devraient
contact), l’humidité relative de l’air environnant
être évaluées par mesure, ou bien l’essai devrait
l’éprouvette (ce qui modifie sa teneur en humidité),
être effectué dans des conditions représentatives du
etc.
fonctionnement.
Ces niveaux de reproductibilité sont nécessaires
pour permettre la mise en évidence d’erreurs dans
la méthode et sont souhaitables pour les applica-
1.52 Échantillonnage
tions en contrôle de qualité.
II faut adjoindre aux propriétés de transmission
thermique un ensemble adéquat d’informations pour
1.6 Principe
qu’on puisse les considérer comme représentatives
d’un matériau. Une propriété de transmission ther-
1.6.1 Principe de l’appareillage
mique d’un matériau ne peut être déterminée par
une seule mesure que si l’échantillon est représen-
L’appareillage à plaque chaude gardée a pour rôle
tatif du matériau et si l’éprouvette (ou les éprou-
d’établir à travers l’éprouvette (ou les éprouvettes)
vettes) est (sont) représentative(s) de l’échantillon.
en forme de plaque uniforme ayant des faces planes

La marche à suivre pour choisir l’échantillon devrait et parallèles, une densité de flux thermique

constante et uniforme en régime stationnaire tel que
normalement figurer dans la spécifïcation du maté-
celui existant dans une plaque infinie bordée par
riau. Le choix d’une éprouvette dans l’échantillon
deux plaques isothermes et uniformes ayant des fa-
peut être partiellement indiqué dans la spécification
ces planes et parallèles.
du matériau.
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
1.6.2 Types d’appareillage 1.6.5 Définition de l’appareil à plaque chaude
gardée
À partir de ce principe d
...

ISO
NORME
INTERNATIONALE 8302
Première édition
1991-08-01
Isolation thermique - Détermination de la
résistance thermique et des propriétés connexes
en régime stationnaire - Méthode de la plaque
chaude gardée
Thermal insulation - Determination of steady-state thermal resistance
and related properties - Guarded hot plate apparatus
-...---A
---
-me-...---. - -..e ----.-PPP-y-P-s
------.-.x
----- - . ..---
Numéro de référence
-- _. ___ .- . .__ -_ . _--_ 7- .-“’ -:
-.- - lS0 8302:1991(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
Sommaire
Page

Section 1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2 Références normatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.4 Symboles et unités

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.5 Signification

1.6 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.7 Limitations tenant compte de l’appareillage . . . . . . . . . . ..“............

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.8 Limitations dues aux éprouvettes
Appareillage et évaluation des erreurs . . . . . . . . . . . . . ..I......... 12
Section 2
2.1 Description de l’appareillage et exigences pour la

conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.2 Évaluation des erreurs
. . . . . . . . . . . . . . . . . . ..““““.“““““‘.............. 22
2.3 Conception d’un appareil

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.4 Contrôle des performances
,,.,,...,.,..,.....1.........,...............~............ 27
Section 3 Modes opératoires

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..a.......... 27

3.1 Généralités

3.2 Éprouvettes d’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3 Réalisation des essais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . 33
3.4 Procédures nécessitant des mesurages multiples

3.5 Calculs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

....................................................... ..............
3.6 Rapport d’essai
Q ISO 1991

Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être repro-

duite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou

mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de I’kditeur.

Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-121 1 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
Annexes
A Valeurs limites des performances de l’appareil et des conditions

d’essais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B Thermocouples ,........................................................................

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
C cpaisseur maximale des éprouvettes

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0 Bibliographie
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 8302:1991 (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 inté-
ressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique créé
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux tra-
vaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techni-
ques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins
des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 8302 a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 163, Isolation thermique.
L’annexe A fait partie intégrante de la présente Norme internationale.
Les annexes B, C et D sont données uniquement à titre d’information.
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
Introduction
0.1 Structure du document
La présente Norme internationale comprend trois sections englobant les
informations les plus complètes qu’il a été possible de rassembler et
qui sont nécessaires à l’utilisation de la plaque chaude gardée, à savoir:
Section 1: Considérations générales
Section 2: Appareillage et évaluation des erreurs
Section 3: Procédures d’essai
Bien que l’utilisateur de la méthode spécifiée dans la présente Norme
internationale puisse avant tout centrer ses préoccupations sur la sec-
tion 3 s’il désire réaliser des essais, il doit impérativement se mettre
au courant des deux autres sections, en vue d’obtenir des résultats
reproductibles et précis. En particulier, il doit assimiler les connaissan-
ces concernant les conditions générales à observer. La section 2 est
destinée aux constructeurs d’appareils mais ceux-ci, pour construire un
appareil de qualité, devront impérativement se sentir concernés par les
autres sections. C’est dans ces conditions que la presente Norme
internationale remplira correctement son objet.
0.2
Transfert de chaleur et propriétés mesurées
Un grand nombre d’essais sont effectués sur des matériaux poreux et
de faible masse volumique. Dans ces cas, le transfert de chaleur qui
prend place dans ces matériaux peut être le résultat des contributions
complexes de divers modes de transfert, c’est-à-dire
- rayonnement,
conduction en phase solide et en phase gazeuse, et
convection (dans certaines conditions de service),
ainsi que de leurs interactions combinées à un transfert de masse, en
particulier dans les matériaux humides. Pour de tels matériaux, la pro-
priété thermique très souvent appelée de ma>nière impropre tconducti-
vité thermique,,, calculée à partir d’une formule définie et à partir des
résultats des rnesures de flux thermique, de différence de température
et de dimensions obtenues pour une éprouvette donnée, peut ne pas
être une propriété intrinsèque du matériau lui-même. Cette propriété,
d’après I’ISO 9288, devrait donc être appelée ( puisqu’elle peut dépendre des conditions d’essai (on parle souvent
ailleurs du facteur de transfert comme étant la conductivité thermique
apparente ou effective).
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
Le facteur de transfert peut dépendre de facon significative de I’épais-
seur de l’éprouvette et/ou de la différence de température, ceci pour
des essais effectués à une même température moyenne.
Le transfert de chaleur par rayonnement est la cause principale de
l’effet de l’épaisseur sur le facteur de transfert. Par suite, non seulement
les propriétés du matériau, mais aussi les caractéristiques radiatives
des surfaces en contact avec l’éprouvette auront une influence sur les
résultats. Le transfert de chaleur par rayonnement contribue aussi à
rendre le facteur de transfert dépendant des différences de température.
Cette dépendance peut être mise en évidence expérimentalement pour
chaque type de matériau et pour chaque température moyenne d’essai
lorsque la différence de température dépasse les limites définies. La
résistance thermique est par conséquent une propriété qui caracté-
risera mieux le comportement thermique de l’éprouvette pourvu qu’on
l’accompagne des informations relatives aux surfaces en contact avec
celle-ci.
S’il y a possibilité de transfert convectif dans une éprouvette (par
exemple dans la laine minérale de faible masse volumique aux basses
températures), l’orientation de l’appareil, l’épaisseur et la différence de
température peuvent avoir une influence à la fois sur le facteur de
transfert et sur la résistance thermique. Dans ce cas, il est indispensa-
ble, au minimum, de préciser complètement la géométrie et les condi-
tions aux limites de l’éprouvette en essai, même si l’information fournie
dans la section 3 sur les procédures d’essai ne couvre pas ces condi-
tions d’essais en détail. En outre, cela demanderait des connaissances
considérables pour évaluer les mesures, tout spécialement lors de
l’application des valeurs mesurées en pratique.
L’influence de l’humidité présente à l’intérieur d’une éprouvette sur le
transfert de chaleur pendant les mesures est aussi un sujet trés com-
plexe. Par conséquent, seules des éprouvettes séchées doivent être
soumises à des essais suivant les modes opératoires normalisés. Les
mesurages sur des matériaux humides demandent des précautions
supplémentaires qui ne sont pas traitées en détail dans la présente
Norme Internationale.
La connaissance des principes physiques mentionnés ci-dessus est
également très importante quand une propriété déterminée par cette
méthode d’essai de transmission thermique est utilisée pour prévoir le
comportement thermique d’un matériau donné dans une application
pratique, même si d’autres facteurs, tels que la pose peuvent influencer
ce comportement.
0.3 Connaissances requises
La conception et le fonctionnement correct d’un appareil à plaque
chaude gardée en vue d’obtenir les résultats satisfaisants et une inter-
prétation des résultats expérimentaux est une affaire complexe néces-
sitant un grand soin. II est recommandé que le concepteur, l’opérateur
et l’utilisateur des données mesurées de l’appareil à plaque chaude
gardée possèdent une parfaite connaissance des mécanismes de
transfert de chaleur dans les matériaux, produits ou systhmes concer-
nés, jointe à une expérience des mesures électriques et des mesures
de température, en particulier pour les signaux de faible niveau. La
mise en œuvre habituelle des techniques de laboratoire en accord avec
les procédures générales de l’essai devrait également être maintenue.
Les connaissances dans chaque domaine peuvent être différentes pour
le concepteur, l’opérateur et l’utilisateur des données.
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 8302:1991 (F)
0.4 Conception, dimensions et normes nationales
De nombreuses conceptions différentes d’appareils à plaques chaudes
gardées existent de par le monde en vue de se conformer aux normes
nationales actuelles. Des recherches et des actions de développement
se poursuivent actuellement pour améliorer les appareillages et les
techniques de mesure. Il n’est donc pas réaliste d’imposer une
conception particulière ou une dimension donnée d’appareillage, en
particulier parce que les conditions globales imposées peuvent varier
de facon tout à fait considérable.
0.5 Instructions fournies
Une latitude considérable est laissée au concepteur de nouveaux équi-
pements, à la fois en ce qui concerne le domaine de température et la
géométrie de l’appareil, étant donné que des réalisations sous diffé-
rentes formes se sont déjà révélées capables de fournir des résultats
comparables. On recommande aux concepteurs de nouveaux appareils
de lire avec soin les sources bibliographiques citées dans l’annexe D.
Après achèvement d’un nouvel appareil, on recommande de procéder
à sa qualification en entreprenant des essais portant sur un ou plusieurs
des matériaux de référence actuellement disponibles et correspondant
à des ordres de grandeur différents de résistance thermique.
La présente Norme internationale souligne seulement les conditions
indispensables à remplir pour concevoir et faire fonctionner un appareil
à plaque chaude gardée, de facon à obtenir des résultats corrects.
Un tableau résumant les valeurs limites pour les performances de I’ap-
pareil et pour les conditions d’essai énoncées dans la présente Norme
Internationale est fournie en annexe A. La présente Norme internatio-
nale contient aussi des modes opératoires et des pratiques recomman-
dés ainsi que des dimensions suggérées pour les éprouvettes, cet
ensemble d’éléments devant rehausser la qualité méthodologique
d’ensemble tout en aidant à améliorer la comparabilité interlaboratoire
ainsi que les programmes de mesures en collaboration.
vii
---------------------- Page: 7 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 8 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 8302:1991 (F)
Détermination de la résistance
Isolation thermique -
thermique et des propriétés connexes en régime
stationnaire - Méthode de la plaque chaude gardée
Section 1: Généralités
Si les éprouvettes satisfont aux spkifications de
1 .l Domaine d’application
1.8.3, on pourra considérer la propriété obtenue
comme la conductivité thermique du matériau sou-
mis à l’essai.
La présente Norme internationale prescrit une mé-
thode d’essai qui définit l’utilisation de la plaque
chaude gardée pour mesurer le transfert de chaleur
en régime stationnaire à travers des éprouvettes en
forme de panneaux plans et permet de déduire par
1.2 Références normatives
calcul les propriétés de transmission thermique de
ces éprouvettes.
Les normes suivantes contiennent des dispositions

La méthode d’essai est une méthode de mesure qui, par suite de la référence qui en est faite,

constituent des dispositions valables pour la pré-
absolue ou primaire des propriétés de transmission
sente Norme internationale. Au moment de la pu-
thermique puisque seules sont exigées les mesures
blication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
de longueur, température et puissance électrique.
Toute norme est sujette à révision et les parties
prenantes des accords fondés sur la présente
Les procès-verbaux se rapportant à cet essai nor-
Norme internationale sont invitées à rechercher la
malisé ne doivent jamais concerner des éprouvettes
inférieure à possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes
ayant une résistance thermique
des normes indiquées ci-apres. Les membres de la
0,l mz*K/W, pourvu que l’épaisseur ne dépasse pas
CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes
les limites mentionnées en 1.7.4.
internationales en vigueur à un moment donné.
La limite inférieure pour la résistance thermique
ISO 7345: 1987, Isolation thermique - Grandeurs
peut être égale à 0,02 rnp*K/W mais la précision in-
physiques et délinitions.
diquée en 1.5.3 peut ne pas être respectée dans
toute la gamme.
ISO 9229: -‘1, Isolation thermique -- Matériaux, pro-

Si les éprouvettes satisfont seulement aux spéci- duits et systèmes isokmts thermiques -

Vocabulaire.
fications de 1.8.1, les propriétés obtenues doivent
être considérées comme conductance thermique et
ISO 9251: 1987, Isolation thermique - Conditions de
résistance thermique ou facteur de transfert de
transfert thermique et propriétés des matériaux -
l’éprouvette.
Vocabulaire.
Si les éprouvettes satisfont aux spécifications de
ISO 9288:1989, Isolation thermique - Transfert de
1.8.2, la propriété obtenue doit être considérée

comme étant la conductivité thermique moyenne de chaleur par rayonnement - Grandeurs physiques et

l’éprouvette soumise à essai. définitions.
1) À publier.
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
ISO 9346:1987, Isolation thermique - Transfert de

masse - Grandeurs physiques et définitions. température ([A] est défini par l’intermédiaire d’une

seule valeur R en chaque point).
1.3.3 milieu thermiquement stable: Milieu dans
1.3 Définitions
lequel la conductivité thermique R ou [?J n’est pas
Pour les besoins de la présente Norme internatio-
fonction du temps, mais peut être fonction de la
nale, les définitions suivantes s’appliquent.
température et, le cas échéant, de la direction.
Les grandeurs suivantes sont définies dans
I’ISO 7345 ou dans I’ISO 9251.
1.3.4 conductivité thermique
moyenne d‘une
éprouvette: Propriété définie en régime stationnaire
dans un corps qui a la forme d’une plaque limitée
Grandeur Symbole Unité
par deux faces planes, parallèles et isothermes, et
Flux thermique @ W
pat des côtés perpendiculaires aux faces,
Densité du flux thermique W/m*
adiabatiques, le corps étant constitué d’un matériau
Résistance thermique’)
R m* -K/W
thermiquement homogène, isotrope (ou anisotrope
avec un axe de symétrie perpendiculaire aux faces),
Conductance thermique A W/(m* *K)
stable dans les limites de précision d’un mesurage
Conductivité thermique*) R W/(m.K)
et le temps nécessaire à son exécution, et avec une
Résistivité thermique r m-K/W
Porosité
5 conductivité thermique R. ou [A] constante ou fonc-
tion linéaire de la température.
Porosité locale

1) Dans certains cas, il peut être nécessaire de 1.3.5 facteur de transfert d’une éprouvette: Est dé-

prendre en considération la différence de température
fini par
divisée par le flux thermique; aucun symbole particu-
lier n’est attribué à cette grandeur.
!Id
c ---$-W(m.K)
,--
2) Dans le cas le plus genéral, q et grad T n’ont pas A7
la même orientation (; n’est pas défini par une seule
II dépend des conditions expérimentales et caracté-
constante, mais par une matrice de constantes); en
rise une éprouvette vis-à-vis du transfert de chaleur
outre, la conductivité thermique varie avec la po-
combiné, par conduction et rayonnement. II est
sition, la température et le temps à l’intérieur du
souvent désigné par ailleurs sous le nom de con-
corps.
ductivité thermique mesurée! équivalente, appa-
rente ou effective d’une éprouvette.
Les définitions suivantes relatives aux propriétés du
matériau sont données dans I’ISO 9251:
1.3.6 transmissivité thermique d’un matériau: Est
définie par
milieu poreux
milieu homogène
A -H W/(m.K)
milieu poreux homog ène
“t- AR
milieu hétérogène
quand AdlAR est indépendant de l’épaisseur d. Elle
milieu isotrope
est indépendante des conditions expérimentales et
milieu anisotrope
caractérise un matériau isolant en relation avec le
milieu stable
transfert de chaleur par conduction et rayonnement.
Autres termes qui ne sont pas définis dans
La transmissivité thermique peut être considérée
I’ISO 7345 ou I’ISO 9251:
comme une limite du facteur de transfert pour des
couches épaisses dans le cas d’un transfert de
chaleur combiné par conduction et rayonnement.
1.3.1 milieu thermiquement homogène: Milieu dans
Elle est souvent désignée par ailleurs sous le nom
de conductivité thermique mesurée, équivalente,
lequel la conductivité thermique [A] n’est pas fonc-
apparente ou effective d’un matériau.
tion de la position du point considéré, mais qui peut
être fonction de la direction, du temps et de la tem-
pérature.
4.3.7 propriété de transmission thermique en ré-
gime stationnaire: Terme générique utilisé pour dé-

1.3.2 milieu thermiquement isotrope: Milieu dans finir une des propriétés suivantes: résistance

thermique, facteur de transfert, conductivité thermi-

lequel la conductivité thermique [A] n’est pas fonc- que, résistivité thermique, transmissivité thermique,

tion de la direction, mais peut être fonction de la conductance thermique, conductivité thermique

position à l’intérieur du milieu, du temps et de la moyenne.
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
3.3.11 utilisateur de données: Personne impliquée
1.3.8 température de la pièce: Terme générique
dans l’application et l’interprétation des résultats
utilisé pour définir des mesurages effectués à une
mesurés en vue de juger la performance du maté-
température d’essai moyenne qui peut être consi-
riau ou du système.
dérée comme confortable pour l’homme.
1.3.9 température ambiante: Terme générique uti-
1.3.12 concepteur: Personne qui met au point les
lisé pour définir la température au voisinage des
détails de construction d’un appareil afin de satis-
bords de l’éprouvette, ou au voisinage de l’appareil
faire les limites de performance prédéfinies pour
entier. Cette température est celle de l’enceinte
l’appareil dans des conditions d’essai données et
contenant l’appareil ou celle du laboratoire, dans le
qui définit les procédures d’essais pour vérifier la
cas d’un appareil non enfermé.
précision prévue de l’appareil.
1.3.10 opérateur: Personne responsable de I’exé-
cution de l’essai et de la présentation par l’inter-
médiaire d’un rapport des résultats mesurés.
1.4 Symboles et unités
Unité
Grandeur
Aire mesurée sur une surface isotherme choisie
Surface du déjoint
Surface de la zone de mesure
Largeur de la garde à partir de l’axe du déjoint
Coefficient de déséquilibre
J/(kg-K)
Capacité thermique massique de la plaque
J/(kg-K)
Capacité thermique massique de l’éprouvette
Épaisseur moyenne d’une éprouvette
Épaisseurs des éprouvettes notées s, , s2 , . . . . s5
Coefficient de bord
Erreur sur la valeur de l’aire de mesure
Erreur sur la valeur de l’épaisseur
Erreur due aux pertes de chaleur latérales
Erreur sur la valeur de la puissance électrique
Erreur due au déséquilibre
Erreur due aux conditions non symétriques
Erreur sur la différence de température
Erreur sur le flux thermique
Largeur du déjoint
W/(m* -K)
Densité de flux thermique par unité de différence de température
Longueur du côté de l’aire de mesure entre deux axes parallèles au
déjoint
Modification relative de la masse après conditionnement
Modification relative de la masse après séchage
Modification relative de la masse à la réception
de la masse après essai
Modifîca tion relative
Masse à la réception kg
Masse après séchage kg
Masse après conditionnement kg
Masse après essai kg
Masse avant essai
Périmètre
W/m*
Densité de flux thermique
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
Grandeur Unité
Densité de flux thermique latéral W/m2
Résistivité thermique m*KAN
Résistance thermique m* *K/W
Rbsistance de l’isolation latérale m2 *K/W
Temps
Facteur de transfert W/( m-K)
Température de la surface froide de l’éprouvette K
Températures ambiante (température au voisinage de l’éprouvette) K
Température de bord de l’éprouvette
Température moyenne [normalement (7; + 7;)/2 ]
Volume m3
Épaisseur de l’élément chauffant
Paramètre d’incertitude relatif à la configuration de bord
Paramètre d’incertitude relatif à la température ambiante
Paramètre d’incertitude relatif au désitquilibre
Augmentation de l’épaisseur
m2 *K/W
Augmentation de la résistance thermique
Différence de température (en général 7; - 7; )
Différence de température aux bornes du déjoint
Intervalle de temps
W/( m-K)
Augmentation du facteur de transfert
W/(m-K)
Émissivité
W/( m K)
Conductivité thermique
W/( m*K)
Conductivité thermique d’un matériau situé au regard du dejoint
W/( m-K)
Transmissivité thermique
\M/(m:- OK)
Conductance thermique
Porosité
Porosité locale
Flux thermique
Flux thermique dû aux pertes latérales
Flux thermique de bord
Flux thermique dû au déséquilibre
Flux thermique durant un essai
Flux thermique dans les fils
W/K
Flux thermique au déjoint par degré de déséquilibre de température
kq/m3
Masse volumique de l’éprouvette sèche
kq/m3
Masse volumique de la plaque
I&n3
Masse volumique de l’éprouvette
5,67 Wl(m2 .K4)
Constante de Stefan-Boltzmann
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 8302:1991 (F)
Comme l’échantillonnage va au-delà du cadre de la
1.5 Signification
méthode d’essai spécifiée dans la présente Norme
internationale, quand le problème n’est pas couvert
par une spécification du matériau, les documents
1.51 Facteurs ayant une influence sur les appropriés doivent être considérés.
proprlétés de transmission thermique
1.53 Précislon et reproductibilité
Les propriétés de transmission thermique d’une
éprouvette de matériau peuvent
L’évaluation de la précision de la méthode est
complexe et dépend de la conception de I’appa-
- varier du fait de la variabilité de la composition
reillage, de l’instrumentation qui est adjointe, et du
du matériau ou de ses échantillons;
type d’éprouvette soumise à l’essai.
- être influencées par l’humidité ou d’autres fac-
Cependant, des appareillages construits et utilisés
teurs;
conformément à cette méthode sont capables de
mesurer des propriétés de transmission thermique
- évoluer avec le temps;
avec une précision de & 2 % lorsque la température
moyenne de l’essai est proche de la température
- varier en fonction de la température moyenne,
de la pièce.
Avec les précautions adéquates pour la conception
de l’appareillage et après des vérifications appro-
- dépendre de l’histoire thermique.
fondies et des essais croisés avec d’autres appa-

II est donc impératif d’admettre que le choix d’une reillages similaires, une précision d’environ + 5 O/o

valeur caractérisant les propriétés de transmission devrait être obtenue dans tout le domaine de-fonc-

thermique, représentatives d’un matériau dans une tionnement d’un appareillage. Une telle précision

application particulière, doit être basé sur la prise est normalement plus facile à atteindre en utilisant

en compte de ces facteurs et ne s’applique pas né- des appareillages différents pour les valeurs extrê-

cessairement à toutes les conditions de fonction- mes. La reproductibilité des mesurages successifs

nement sans modifications préalables. réalisée avec l’appareillage sur une éprouvette

maintenue dans l’appareil sans modification des
Par exemple, la présente méthode prévoit que les
conditions d’essais est normalement bien meilleure
propriétés de transmission thermique doivent être
que 1 %. Lorsque les mesures sont effectuées sur
obtenues sur des éprouvettes sèches, mais il est
une même éprouvette de référence sortie de I’ap-
possible qu’en fonctionnement, de telles conditions
pareil puis remise en place à des intervalles de
ne soient pas remplies.
temps importants, la reproductibilité des mesures
est normalement meilleure que & 1 %. Cette valeur
Plus fondamentale encore est la dépendance des
plus élevée est due aux légères différences des
propriétés de transmission thermique vis-à-vis de
conditions d’essai comme la pression des plaques
variables comme la température moyenne et la dif-
sur l’éprouvette (ce qui modifie les résistances de
férence de température. Ces influences devraient
contact), l’humidité relative de l’air environnant
être évaluées par mesure, ou bien l’essai devrait
l’éprouvette (ce qui modifie sa teneur en humidité),
être effectué dans des conditions représentatives du
etc.
fonctionnement.
Ces niveaux de reproductibilité sont nécessaires
pour permettre la mise en évidence d’erreurs dans
la méthode et sont souhaitables pour les applica-
1.52 Échantillonnage
tions en contrôle de qualité.
II faut adjoindre aux propriétés de transmission
thermique un ensemble adéquat d’informations pour
1.6 Principe
qu’on puisse les considérer comme représentatives
d’un matériau. Une propriété de transmission ther-
1.6.1 Principe de l’appareillage
mique d’un matériau ne peut être déterminée par
une seule mesure que si l’échantillon est représen-
L’appareillage à plaque chaude gardée a pour rôle
tatif du matériau et si l’éprouvette (ou les éprou-
d’établir à travers l’éprouvette (ou les éprouvettes)
vettes) est (sont) représentative(s) de l’échantillon.
en forme de plaque uniforme ayant des faces planes

La marche à suivre pour choisir l’échantillon devrait et parallèles, une densité de flux thermique

constante et uniforme en régime stationnaire tel que
normalement figurer dans la spécifïcation du maté-
celui existant dans une plaque infinie bordée par
riau. Le choix d’une éprouvette dans l’échantillon
deux plaques isothermes et uniformes ayant des fa-
peut être partiellement indiqué dans la spécification
ces planes et parallèles.
du matériau.
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 8302:1991(F)
1.6.2 Types d’appareillage 1.6.5 Définition de l’appareil à plaque chaude
gardée
À partir de ce principe d
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.