ISO 10077-2:2017
(Main)Thermal performance of windows, doors and shutters — Calculation of thermal transmittance — Part 2: Numerical method for frames
Thermal performance of windows, doors and shutters — Calculation of thermal transmittance — Part 2: Numerical method for frames
ISO 10077-2:2017 specifies a method and gives reference input data for the calculation of the thermal transmittance of frame profiles and of the linear thermal transmittance of their junction with glazing or opaque panels. The method can also be used to evaluate the thermal resistance of shutter profiles and the thermal characteristics of roller shutter boxes and similar components (e.g. blinds). ISO 10077-2:2017 also gives criteria for the validation of numerical methods used for the calculation. ISO 10077-2:2017 does not include effects of solar radiation, heat transfer caused by air leakage or three-dimensional heat transfer such as pinpoint metallic connections. Thermal bridge effects between the frame and the building structure are not included. NOTE Table 1 in the Introduction shows the relative position of ISO 10077-2:2017 within the set of EPB standards in the context of the modular structure as set out in ISO 52000-1.
Performance thermique des fenêtres, portes et fermetures — Calcul du coefficient de transmission thermique — Partie 2: Méthode numérique pour les encadrements
L'ISO 10077-2:2017 donne une méthode et des données d'entrée de référence pour le calcul du coefficient de transmission thermique des encadrements et du coefficient de transmission thermique linéique de leurs jonctions avec les vitrages ou les panneaux opaques. Cette méthode peut également être utilisée pour évaluer la résistance thermique d'encadrements de fermetures et les caractéristiques thermiques de coffres de volet roulant et de composants similaires (par exemple stores). L'ISO 10077-2:2017 fournit également des critères pour la validation des méthodes numériques utilisées dans ce calcul. L'ISO 10077-2:2017 ne couvre pas les effets du rayonnement solaire ni le transfert thermique provoqué par des infiltrations d'air ou les transferts thermiques tridimensionnels créés par exemple par des liaisons métalliques ponctuelles. Les effets des ponts thermiques entre les encadrements et la structure du bâtiment ne sont pas pris en compte. NOTE Le Tableau 1 de l'Introduction indique la position relative de l'ISO 10077-2:2017 dans la série de normes PEB dans le contexte de la structure modulaire définie dans l'ISO 52000‑1.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10077-2
Third edition
2017-06
Thermal performance of windows,
doors and shutters — Calculation of
thermal transmittance —
Part 2:
Numerical method for frames
Performance thermique des fenêtres, portes et fermetures — Calcul
du coefficient de transmission thermique —
Partie 2: Méthode numérique pour les encadrements
Reference number
©
ISO 2017
© ISO 2017, Published in Switzerland
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
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Fax +41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
ii © ISO 2017 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols and subscripts . 2
4.1 Symbols . 2
4.2 Subscripts . 3
5 Calculation method . 3
5.1 Output of the method . 3
5.2 General principle . 3
5.3 Validation of the calculation programs . 4
6 Calculation of thermal transmittance . 4
6.1 Output data . 4
6.2 Calculation time intervals . 4
6.3 Input data . 4
6.3.1 Geometrical characteristics . 4
6.3.2 Thermal conductivity values . 5
6.3.3 Emissivity of surfaces . 6
6.3.4 General boundaries . 6
6.3.5 Boundaries for roller shutter boxes . 6
6.4 Calculation procedures . 7
6.4.1 Determination of thermal transmittance . 7
6.4.2 Treatment of cavities using the radiosity method . 8
6.4.3 Treatment of cavities using the single equivalent thermal conductivity method 18
7 Report .24
7.1 Contents of report .24
7.2 Geometrical data .24
7.3 Thermal data . .25
7.3.1 Thermal conductivity . .25
7.3.2 Emissivity .25
7.3.3 Boundary conditions .25
7.4 Presentation of results .25
Annex A (normative) Input and method selection data sheet — Template .26
Annex B (informative) Input and method selection data sheet — Default choices .28
Annex C (normative) Regional references in line with ISO Global Relevance Policy .30
Annex D (normative) Thermal conductivity and other characteristics of selected materials .31
Annex E (normative) Surface resistances .34
Annex F (normative) Determination of the thermal transmittance .36
Annex G (normative) General examples for the validation of calculation programs using the
radiosity method for the treatment of cavities .40
Annex H (normative) Examples of window frames for the validation of calculation
programs using the radiosity method for the treatment of cavities .45
Annex I (normative) Examples of window frames for the validation of calculation programs
using the single equivalent thermal conductivity method for the treatment of cavities .57
Annex J (normative) Wood species listed in Annex D .68
Bibliography .70
iv © ISO 2017 – All rights reserved
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. 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, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: w w w . i s o .org/ iso/ foreword .html.
ISO 10077-2 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee
CEN/TC 89, Thermal performance of buildings and building components, in collaboration with ISO
Technical Committee ISO/TC 163, Thermal performance and energy use in the built environment,
Subcommittee SC 2, Calculation methods, in accordance with the agreement on technical cooperation
between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 10077-2:2012), which has been
technically revised to comply with the requirements for the EPB set of standards. It also incorporates
the Technical Corrigendum ISO 10077-2:2012/Cor 1:2012.
In addition, Clause 6 has been technically revised by
— adding a new approach for the treatment of cavities,
— separating conduction/convection and radiation, and
— introducing the radiosity method.
Annex H and Annex G were also added.
A list of all parts in the ISO 10077 series can be found on the ISO website.
Introduction
This document is part of a series aimed at the international harmonization of the methodology for
assessing the energy performance of buildings. Throughout, this series is referred to as a “set of EPB
standards”.
All EPB standards follow specific rules to ensure overall consistency, unambiguity and transparency.
All EPB standards provide a certain flexibility with regard to the methods, the required input data and
references to other EPB standards, by the introduction of a normative template in Annex A and Annex B
with informative default choices.
For the correct use of this document, a normative template is given in Annex A to specify these choices.
Informative default choices are provided in Annex B.
The main target groups for this document are architects, engineers and regulators.
Use by or for regulators: In case ISO 52000-1 is used in the context of national or regional legal
requirements, mandatory choices may be given at national or regional level for such specific
applications. These choices (either the informative default choices from Annex B or choices adapted to
national/regional needs, but in any case following the template of this Annex A) can be made available
as national annex or as separate (e.g. legal) document (national data sheet).
NOTE 1 So in this case:
— the regulators will specify the choices;
— the individual user will apply the document to assess the energy performance of a building, and thereby use
the choices made by the regulators
Topics addressed in this document can be subject to public regulation. Public regulation on the same
topics can override the default values in Annex B of this document. Public regulation on the same topics
can even, for certain applications, override the use of this document. Legal requirements and choices
are in general not published in standards but in legal documents. In order to avoid double publications
and difficult updating of double documents, a national annex may refer to the legal texts where national
choices have been made by public authorities. Different national annexes or national data sheets are
possible, for different applications.
It is expected, if the default values, choices and references to other EPB standards in Annex B are not
followed due to national regulations, policy or traditions, that:
— national or regional authorities prepare data sheets containing the choices and national or regional
values, according to the model in Annex A. In this case a national annex (e.g. NA) is recommended,
containing a reference to these data sheets;;
— or, by default, the national standards body will consider the possibility to add or include a national
annex in agreement with the template of Annex A, in accordance to the legal documents that give
national or regional values and choices.
Further target groups are parties wanting to motivate their assumptions by classifying the building
energy performance for a dedicated building stock.
More information is provided in the Technical Report (ISO/TR 52022-2) accompanying this document.
The framework for overall EPB includes:
a) common terms, definitions and symbols;
b) building and assessment boundaries;
c) building partitioning into space categories;
vi © ISO 2017 – All rights reserved
d) methodology for calculating the EPB (formulae on energy used, delivered, produced and/or
exported at the building site and nearby);
e) a set of overall formulae and input-output relations, linking the various elements relevant for the
assessment of the overall EPB;
f) general requirements for EPB dealing with partial calculations;
g) rules for the combination of different spaces into zones;
h) performance indicators;
i) methodology for measured energy performance assessment.
ISO 10077 consists of two parts. This document is intended to provide calculated values of the thermal
characteristics of frame profiles, suitable for use as input data in the calculation method of the thermal
transmittance of windows, doors and shutters given in ISO 10077-1. It is an alternative to the hot box
test method specified in EN 12412–2. In some cases, the hot box method can be preferred, especially if
physical and geometrical data are not available or if the profile is of complicated geometrical shape.
Although the method in this document basically applies to vertical frame profiles, it is an acceptable
approximation for horizontal frame profiles (e.g. sill and head sections) and for products used in sloped
positions (e.g. roof windows). For calculations made with the glazing units in place, the heat flow
pattern and the temperature field within the frame are useful by-products of this calculation.
The ISO 10077 series does not cover building facades and curtain walling, which are covered in
ISO 12631.
Table 1 shows the relative position of this document within the set of EPB standards in the context of
the modular structure as set out in ISO 52000-1.
NOTE 2 In ISO/TR 52000-2, the same table can be found, with, for each module, the numbers of the relevant
EPB standards and accompanying technical reports that are published or in preparation.
NOTE 3 The modules represent EPB standards, although one EPB standard could cover more than one module
and one module could be covered by more than one EPB standard, for instance, a simplified and a detailed method
respectively.
Table 1 — Position of this document (in casu M2–5), within the modular structure of the set of
EPB standards
Building
Overarching Technical building systems
(as such)
Buil
De Do ding
Hu
hu mes auto
Sub Ven mi PV,
Descrip Descrip Descrip Hea Coo mi tic Ligh ma
mo tila difi wind,
tions tions tions ting ling difi hot ting tion
dule tion ca .
ca wat and
tion
tion er cont
rol
sub1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11
1 General General General
Common
terms and
definitions, Building
a
2 Needs
symbols, energy needs
units and
subscripts
(Free) Indoor
Maximum
conditions
3 Applications load and
without
power
systems
Ways to Ways to Ways to
express express express
energy energy energy
performance performance performance
Building
categories Heat transfer
ISO Emission
5 and by transmis-
10077-2 and control
building sion
boundaries
Heat transfer
Building
by infiltra-
occupancy Distribution
6 tion
operating and control
and ventila-
conditions
tion
Aggregation
of
energy ser- Internal Storage
vices heat gains and control
and energy
carriers
Building Solar Generation
zoning heat gains and control
Load
Building
Calculated dispatching
dynamics
9 energy and
(thermal
performance operating
mass)
conditions
a
The shaded modules are not applicable.
viii © ISO 2017 – All rights reserved
Table 1 (continued)
Building
Overarching Technical building systems
(as such)
Buil
De Do ding
Hu
hu mes auto
Sub Ven mi PV,
Descrip Descrip Descrip Hea Coo mi tic Ligh ma
mo tila difi wind,
tions tions tions ting ling difi hot ting tion
dule tion ca .
ca wat and
tion
tion er cont
rol
sub1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11
Measured Measured Measured
10 energy energy energy
performance performance performance
11 Inspection Inspection Inspection
Ways to
express
12 BMS
indoor com-
fort
External
13 environment
conditions
Economic
calculation
a
The shaded modules are not applicable.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 10077-2:2017(E)
Thermal performance of windows, doors and shutters —
Calculation of thermal transmittance —
Part 2:
Numerical method for frames
1 Scope
This document specifies a method and gives reference input data for the calculation of the thermal
transmittance of frame profiles and of the linear thermal transmittance of their junction with glazing
or opaque panels.
The method can also be used to evaluate the thermal resistance of shutter profiles and the thermal
characteristics of roller shutter boxes and similar components (e.g. blinds).
This document also gives criteria for the validation of numerical methods used for the calculation.
This document does not include effects of solar radiation, heat transfer caused by air leakage or three-
dimensional heat transfer such as pinpoint metallic connections. Thermal bridge effects between the
frame and the building structure are not included.
NOTE Table 1 in the Introduction shows the relative position of this document within the set of EPB
standards in the context of the modular structure as set out in ISO 52000-1.
2 Normative references
The following documents are referred to in text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 7345, Thermal insulation — Physical quantities and definitions
ISO 10211, Thermal bridges in building construction — Heat flows and surface temperatures — Detailed
calculations
ISO 10292, Glass in building — Calculation of steady-state U values (thermal transmittance) of multiple
glazing
ISO 10456:2007, Building materials and products — Hygrothermal properties — Tabulated design values
and procedures for determining declared and design thermal values
ISO 12567-2:2005, Thermal performance of windows and doors — Determination of thermal transmittance
by hot box method — Part 2: Roof windows and other projecting windows
ISO 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
ISO 52000-1, Energy performance of buildings — Overarching EPB assessment —– Part 1: General
framework and procedures
EN 673, Glass in building — Calculation of thermal transmittance (U-value) — Calculation Method
EN 12519, Windows and pedestrian doors — Terminology
NOTE Default references to EPB standards other than ISO 52000-1 are identified by the EPB module code
number and given in Annex A (normative template in Table A.1) and Annex B (informative default choice in
Table B.1).
EXAMPLE EPB module code number: M5–5, or M5–5.1 (if module M5–5 is subdivided), or M5–5/1 (if
reference to a specific clause of the standard covering M5–5).
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 7345, EN 12519, ISO 52000-1
and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
3.1
EPB standard
[10]
standard that complies with the requirements given in ISO 52000-1, CEN/TS 16628 and
[11]
CEN/TS 16629
Note 1 to entry: These three basic EPB documents were developed under a mandate given to CEN by the European
Commission and the European Free Trade Association (Mandate M/480), and support essential requirements of
EU Directive 2010/31/EU on the energy performance of buildings (EPBD). Several EPB standards and related
documents are developed or revised under the same mandate.
[SOURCE: ISO 52000-1:2017, definition 3.5.14]
4 Symbols and subscripts
4.1 Symbols
For the purposes of this document, the symbols given in ISO 52000-1 and the following apply.
Symbol Name of quantity Unit
A area m
b width, i.e. perpendicular to the direction of heat flow m
d depth, i.e. parallel to the direction of heat flow m
2 4/3
C constant in formula for Nusselt number W/(m ·K )
E intersurface emittance —
F view factor —
h heat transfer coefficient W/(m ·K)
2D
L two-dimensional thermal conductance or thermal W/(m·K)
coupling coefficient
l length m
Nu Nusselt number —
q density of heat flow rate W/m
R thermal resistance m ·K/W
r distance m
T thermodynamic temperature K
U thermal transmittance W/(m ·K)
2 4
σ Stefan-Boltzmann constant W/(m ·K )
2 © ISO 2017 – All rights reserved
Symbol Name of quantity Unit
ε emissivity —
λ thermal conductivity W/(m·K)
Ψ linear thermal transmittance W/(m·K)
Θ temperature °C
4.2 Subscripts
For the purposes of this document, the subscripts given in ISO 52000-1 and the following apply.
Subscript Description
c convective (surface to surface)
e external (outdoor)
g glazing
eq equivalent
f frame
fr frame adjacent to roller shutter box
i internal (indoor)
rb radiation black body
m mean
p panel
r radiative
s space (air or gas space)
sb shutter box
se external surface
si internal surface
5 Calculation method
5.1 Output of the method
The possible outputs of this document are the following:
— thermal transmittance of a frame profile, U ;
f
— thermal transmittance of a shutter box, U ;
sb
— linear thermal transmittance of a junction of a frame profile with a glazing, Ψ or opaque panel, Ψ .
g p
5.2 General principle
The calculation is carried out using a two-dimensional numerical method conforming to ISO 10211.
The elements shall be divided such that any further division does not change the calculated result
significantly. ISO 10211 gives criteria for judging whether sufficient sub-divisions have been used.
Two different approaches for the calculation of the heat transfer through cavities are given:
a) radiosity method;
b) single equivalent thermal conductivity method.
The radiosity method considers that the heat transfer through an air cavity occurs simultaneously
through conduction/convection and through radiation. The two phenomena are happening in parallel
so that the calculation of each contribution is done separately.
When using the single equivalent thermal conductivity method the heat flow rate in cavities is
represented by a single equivalent thermal conductivity, λ . This equivalent thermal conductivity
eq
includes the heat flow by conduction, by convection and by radiation, and depends on the geometry of
the cavity and on the adjacent materials.
NOTE The single equivalent thermal conductivity method is equal to the calculation method given in
ISO 10077-2:2012.
Vertical orientation of frame sections and air cavities is assumed for calculations by this document
for the purposes of assigning equivalent thermal conductivity values (see 6.4.2.3.2 and 6.4.3.4.2). This
applies irrespective of the intended orientation of the actual window, including roof windows.
Throughout this document, where indicated in the text, Table C.1 shall be used to identify alternative
regional references in line with ISO Global Relevance Policy.
5.3 Validation of the calculation programs
To ensure the suitability of the calculation program used, calculations shall be carried out on the
examples described in Annexes G and H (using the radiosity method) or Annex I (using the single
equivalent thermal conductivity).
The requirements for all validation cases in Annexes G and H or Annex I shall be fulfilled.
2D
The calculated two-dimensional thermal conductance L for the cases in Annex H or Annex I shall not
differ from the corresponding values given in Tables H.3 and H.4 or Tables I.3 and I.4 by more than ±3 %.
This will lead to an accuracy of the thermal transmittance, U, and the linear thermal transmittance, Ψ,
of about 5 %.
6 Calculation of thermal transmittance
6.1 Output data
The outputs of this document are transmission heat transfer coefficients as shown in Table 2.
Table 2 — Output data
Destination Validity
Description Symbol Unit Varying
module interval
Thermal transmittance of frame profile U W/(m K) M2–5 >0… 20 No
f
Thermal transmittance of shutter box U W/(m K) M2–5 >0… 20 No
sb
Linear thermal transmittance Ψ W/(m K) M2–5 −20… 20 No
6.2 Calculation time intervals
The calculations described in this document are steady-state and do not have time intervals.
6.3 Input data
6.3.1 Geometrical characteristics
Table 3 shows the necessary geometrical characteristics.
4 © ISO 2017 – All rights reserved
Table 3 — Identifiers for geometric characteristics
Description Symbol Unit Range Origin Varying
Geometrical data
Cross section of the frame profile Manufacturer No
Cross section of the shutter box Manufacturer No
Cross section of the junction frame
Manufacturer No
profile and glazing
Cross section of the junction frame
Manufacturer No
profile and panel
For frames with special extensions overlapping the wall or other building elements, such as Z-shaped
profiles, the extensions shall be disregarded as illustrated in Figure 1. This applies to all profiles with
special extensions (e.g. H-shape) where the extensions overlap the wall or other building elements.
Other boundaries shall be treated as defined in Figure 4.
Figure 1 — Treatment of profiles with extensions (Z-shape)
NOTE 1 This approximation is for assessment of thermal transmittance. It is not appropriate for the
assessment of condensation risk.
NOTE 2 The extension of the frame profile is disregarded in the calculation of the thermal transmittance of
the window; see ISO 10077-1.
6.3.2 Thermal conductivity values
For the purpose of this document, thermal conductivity values used for solid materials shall be obtained
according to one of the following:
— Table D.1;
— tabulated values given in ISO 10456;
— product standards;
— technical approvals by a recognized national body;
— measurements according to an appropriate International Standard.
Measurements shall be used only if there is no tabulated data or data according to relevant product
standards or a technical approval. Measurements shall be performed at a mean temperature of 10 °C
using the appropriate method by an institute accredited (as specified in ISO 17025) to carry out
those measurements, on samples that have been conditioned at 23 °C and 50 % RH to constant mass
(change in mass not more than 0,1 % over 24 h). To ensure that the thermal conductivity values are
representative of the material (that is, that the value incorporates likely variability of the material and
the measurement uncertainty), one of the following methods shall be used for obtaining the thermal
conductivity value from measured data used in the calculations:
— the thermal conductivity is the declared value obtained from the measured data (at least three
different samples from different lots representing the usual product variation, with ageing taken
into consideration) according to a statistical evaluation as defined in ISO 10456:2007, Annex C, 90 %
fractile;
— if less than three samples, use the mean value multiplied by a factor of 1,25.
6.3.3 Emissivity of surfaces
The surfaces bounding an air cavity shall have an emissivity of 0,9. Values less than 0,9 may be used
only if taken from Table D.3 or measured in accordance with an appropriate standard by an institute
accredited (as specified in ISO 17025) to carry out those measurements. Where based on measured
values, there shall be at least three samples and the results shall be evaluated according to the statistical
treatment in ISO 10456.
NOTE Metallic surfaces such as aluminium alloy frame, steel reinforcement and other metals/alloys have
lower emissivity. Typical values of the emissivity for metallic surfaces are given in Table D.3.
6.3.4 General boundaries
The external and internal surface resistances depend on the convective and radiative heat transfer
to the external and internal environments. If an external surface is not exposed to normal wind
conditions, the convective part may be reduced in edges or junctions between two surfaces. The surface
resistances for horizontal heat flow are given in Annex E. These values shall be used for calculations by
this document irrespective of the intended orientation of the actual window, including roof windows.
Surface condensation shall be assessed on the basis of the lowest internal surface temperature
calculated using the surface resistances in Annex E.
The cutting plane of the infill and the cutting plane to neighbouring material shall be taken as adiabatic
(see Figure 4 and Annex H).
The reference temperature conditions shall be 20 °C internal and 0 °C external.
6.3.5 Boundaries for roller shutter boxes
Calculation of the thermal transmittance of a roller shutter box shall be done with the following
boundary conditions:
— the top of the roller shutter box: adiabatic;
— at the bottom of the roller shutter box where it adjoins the window frame: adiabatic for a distance
of 60 mm;
— surfaces adjacent to the internal environment: surface resistance of 0,13 m ·K/W;
— surfaces adjacent to the external environment: surface resistance of 0,04 m ·K/W.
The cavity within the roller shutter box shall be treated as (see Figure 2):
— if e + e ≤ 2 mm: unventilated; the equivalent thermal conductivity of an unventilated air cavity is
1 3
calculated according to 6.4.2.3;
NOTE Additional hardware like brushes, gaskets, etc. can be taken into account for the determination
of e and e .
1 3
— if e ≤ 35 mm: slightly ventilated; taking the air temperature within the cavity equal to the external
tot
air temperature but with a surface resistance of 0,30 m ·K/W;
— if e > 35 mm: well-ventilated; taking the air temperature within the cavity equal to the external
tot
air temperature but with a surface resistance of 0,13 m ·K/W.
The relevant height of the roller shutter box, b , used for the calculation is the projected distance
sb
between the upper and lower adiabatic boundary (see Figure 2).
6 © ISO 2017 – All rights reserved
The assessment may be done with insulation on either or both of the boundaries B and C indicated in
Figure 2. If that is the case the thickness and thermal conductivity of the insulation shall be stated in
the calculation report.
Dimensions in millimetres
Key
Boundaries (see Annex E):
A adiabatic boundary b height of the roller shutter box
sb
B external surface resistance e , e widths of air gaps on either side of the shutter were it exits from
1 3
the shutter box
C internal surface resistance
e thickness of the shutter
e e + e + e
tot 1 2 3
l position of the frame
fr
NOTE The window frame (boundary A) is 60 mm wide but located with respect to the roller shutter box according
to the actual situation.
Figure 2 — Schematic example for the treatment of the boundaries for roller shutter boxes
6.4 Calculation procedures
6.4.1 Determination of thermal transmittance
The thermal transmittance of a frame section shall be determined with the glazing replaced by an
insulating panel according to Annex F, with the external and internal surface resistances taken from
Annex E. The linear thermal transmittance of the interaction of frame and glazing shall be determined
from calculations with the glazing in place and with the glazing replaced by an insulated panel.
NOTE 1 The interaction of the frame and the building structure is considered separately for the building as a
whole. It is not part of the thermal transmittance of the frame section.
NOTE 2 In the case of an overlap between the frame section and part of the wall, the linear thermal
transmittance could be negative.
6.4.2 Treatment of cavities using the radiosity method
6.4.2.1 General
The heat transfer through an air cavity occurs simultaneously through convection and through
radiation. The two phenomena are happening in parallel so that the calculation of each contribution can
be done separately.
The calculation of the convective heat transfer is carried out using an equivalent thermal conductivity
and following the rules of 6.4.2.3.2. Given that the formula for the equivalent thermal conductivity
applies to rectangular cavities with the convective heat flow parallel to the depth of the cavity only,
non-rectangular cavities or rectangular cavities with the convective heat flow not parallel to the depth
of the cavity must be first transformed into equivalent rectangular cavities, correctly oriented with
regards to the direction of the convective heat flow.
The calculation of the radiative heat transfer is carried out for the real geometry of the cavities (but
after applying the subdivision rule for interconnected cavities, see 6.4.2.3.1) using a view factor-based
radiosity method, as explained in 6.4.2.3.3.
Both convective and radiative heat transfer calculations depend on the temperature itself (nonlinear
calculations). Therefore, an iterative calculation procedure of the heat flow shall be adopted.
Figure 3 shows the flowchart of the general methodology.
NOTE 1 In contrast to other standards and to 6.4.3, the equivalent thermal conductivity here includes only the
effect of the convective heat transfer (radiative heat transfer is taken into account separately).
NOTE 2 The terms “convective heat transfer” and “convective heat flow” are used to represent heat transfer
by both conduction and convection.
8 © ISO 2017 – All rights reserved
Figure 3 — Flowchart of the calculation method
6.4.2.2 Cavities in glazing
The equivalent thermal conductivity of an unventilated space between glass panes in glazing shall be
determined according to ISO 10292 (or see Subject 1 in Table C.1). The resulting equivalent conductivity
shall be used in the whole cavity, up to the edge.
6.4.2.3 Unventilated air cavities in frames and roller shutter boxes
6.4.2.3.1 Definition
Air cavities are unventilated if they are completely closed or connected either to the exterior or to the
interior by a slit with a width not exceeding 2 mm (see Figures 4 and 5); this applies irrespective of the
orientation of the cavity with respect to heat flow direction. Otherwise the cavity shall be treated as
ventilated or slightly ventilated (see 6.4.2.4).
Dimensions in millimetres
Key
Boundaries (see Annex E):
A adiabatic boundary E glazing (see 6.4.2.2)
B external surface resistance F unventilated cavity (see 6.4.2.3)
C internal surface resistance G slightly ventilated cavity or groove (see 6.4.2.4.1)
D increased surface resistance H well-ventilated cavity or groove (see 6.4.2.4.2)
Figure 4 — Schematic example for the treatment of boundaries and cavities and grooves of a
frame section
NOTE Figure 4 illustrates a window. The same principles are applicable to roof windows, but the adiabatic
part of the boundary is different: An example of a roof window is shown in Figure H.6.
Cavities with one dimension not exceeding 2,0 mm or cavities with an interconnection not exceeding
2,0 mm shall be considered as separate, see Figure 5.
10 © ISO 2017 – All rights reserved
Dimensions in millimetres
Key
1 cavities connected by a section less than or equal to 2 mm
2 cavities in 1 treated as separated cavities
3 small cavity with a width less than or equal to 2,0 mm
4 cavity in 3 treated as separated cavities
5 solid material
Figure 5 — Division of cavity
6.4.2.3.2 Convective heat transfer in unventilated air cavities
In order to calculate the convective heat transfer in a cavity, an equivalent thermal conductivity is used.
Its value is given by Formula (1):
λ = λ · Nu (1)
eq air
where
λ is the thermal conductivity of air = 0,025 W/(m·K);
air
Nu is the Nusselt number.
The Nusselt number is calculated as follows:
if b < 5 mm: Nu = 1
otherwise
13/
dCΔT
Nu = max 1, (2)
λ
air
where
b is the width of the equivalent rectangular cavity perpendicular to the direction of heat flow,
in m (see also Figure 6);
d is the depth of the equivalent rectangular cavity in the direction of heat flow, in m
(see also Figure 6);
2 4/3
C is a constant equal to 0,73 W/(m ·K );
ΔΤ is the maximum surface temperature difference in the real cavity, in K.
As ΔΤ is initially unknown, the calculation of the convective heat transfer is iterative. A temperature
difference of 10 K can be considered for the first iteration.
In order to calculate the convective heat transfer in non-rectangular cavities or in rectangular cavities
with the convective heat flow not parallel to the depth of the cavity, these cavities are first transformed
into equivalent rectangular cavities.
Air cavities are transformed into equivalent rectangular air cavities with the same area (A = A’) and
aspect ratio (d/b = d’/b’), see Figure 6.
The transformation is given by Formulae (3) and (4):
′
b
′
bA= (3)
′
d
′
d
′
dA= (4)
b′
The calculation of the dimensions of the equivalent rectangular cavity requires the determination of
the convective heat flow direction.
The convective heat flow direction in the cavity is a direction in the cross-sectional plane of the frame
section corresponding to the main direction of the convective heat flow in the cavity.
12 © ISO 2017 – All rights reserved
Key
A area of the equivalent rectangular air cavity
d, b depth and width of the equivalent air cavity
A’ area of the true cavity
d’, b’ depth and width of the circumscribing rectangle with d’ parallel to the convective heat flow direction
Figure 6 — Transformation of air cavities
From a known temperature distribution in the cavity as shown in Figure 7 the convective heat flow
direction equals the direction of the vector q calculated as Formula (5):
m
qd� A − λ gradTd� A
eq
∫∫
AA
q ��==�� (5)
m
A A
where
is the mean heat flow density, in W/m ;
q
m
is the local heat flow density, in W/m ;
q
A is the cross-sectional area of the cavity, in m ;
λ is the equivalent thermal conductivity of the cavity, in W/(m·K);
eq
gradT is the temperature gradient of the gas within the cavity, in K/m.
Figure 7 — Cavity conductive heat flow direction
As the temperature field, and therefore, the direction of the convective heat flow are initially unknown,
the calculation of the convective heat transfer is iterative.
6.4.2.3.3 Radiative heat exchange
The radiative heat exchange between the elementary surfaces around the air cavity (resulting from
the grid used by the numerical method) shall be calculated using the radiosity method. The radiosity
method assumes isothermal elementary surfaces to be characterized by a uniform radiosity and
irradiance. The surfaces are assumed to have opaque, diffuse and grey surface behaviour. The air
within the cavity is taken to be non-participating (i.e. the gas does not absorb radiation).
NOTE 1 Definitions of the terms radiosity, irradiance, opaque, diffuse and grey are given in ISO 9288.
The radiative heat exchange according to the radiosity method can be represented by a thermal
resistance network as shown, for example, in Figure 8.
NOTE 2 Only four elementary surfaces occur in the network shown. In real cavities, multiple elementary
surfaces will occur.
Figure 8 — Example of radiation thermal resistance network
14 © ISO 2017 – All rights reserved
The network is specified as follows:
— in the surface node i, the temperature T is applied;
si
— the node adjacent to t
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10077-2
Troisième édition
2017-06
Performance thermique des fenêtres,
portes et fermetures — Calcul
du coefficient de transmission
thermique —
Partie 2:
Méthode numérique pour les
encadrements
Thermal performance of windows, doors and shutters — Calculation
of thermal transmittance —
Part 2: Numerical method for frames
Numéro de référence
©
ISO 2017
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Fax +41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles et indices. 2
4.1 Symboles . 2
4.2 Indices . 3
5 Méthode de calcul . 3
5.1 Valeur de sortie de la méthode . 3
5.2 Principe général . 3
5.3 Vérification des programmes de calcul . 4
6 Calcul du coefficient de transmission thermique . 4
6.1 Données de sortie . 4
6.2 Intervalles de temps pour le calcul . 5
6.3 Données d’entrée . 5
6.3.1 Caractéristiques géométriques . 5
6.3.2 Valeurs de conductivité thermique . 5
6.3.3 Émissivité des surfaces. 6
6.3.4 Conditions générales aux limites . 6
6.3.5 Conditions aux limites de coffres de volets roulants . 6
6.4 Méthodes de calcul . 8
6.4.1 Détermination du coefficient de transmission thermique . 8
6.4.2 Traitement des cavités à l’aide de la méthode de radiosité . 8
6.4.3 Traitement de cavités à l’aide de la méthode de conductivité thermique
équivalente unique .18
7 Rapport.24
7.1 Contenu du rapport .24
7.2 Données géométriques .24
7.3 Données thermiques .25
7.3.1 Conductivité thermique .25
7.3.2 Émissivité .25
7.3.3 Conditions aux limites . .25
7.4 Présentation des résultats .25
Annexe A (normative) Données d’entrée et fiche technique pour la sélection de la
méthode — Modèle .26
Annexe B (informative) Données d’entrée et fiche technique pour la sélection de la
méthode — Choix par défaut .28
Annexe C (normative) Références régionales en ligne avec la politique de pertinence
globale de l’ISO .30
Annexe D (normative) Conductivité thermique et autres caractéristiques de
matériaux courants.31
Annexe E (normative) Résistances superficielles .34
Annexe F (normative) Détermination du coefficient de transmission thermique .36
Annexe G (normative) Exemples généraux pour la vérification des programmes de calcul à
l’aide de la méthode de radiosité pour le traitement des cavités .40
Annexe H (normative) Exemples d’encadrements de fenêtres pour la vérification des
programmes de calcul à l’aide de la méthode de radiosité pour le traitement des cavités 45
Annexe I (normative) Exemples d’encadrements de fenêtres pour la vérification des
programmes de calcul à l’aide de la méthode de conductivité thermique unique
pour le traitement des cavités .57
Annexe J (normative) Essences de bois énumérées dans l’Annexe D .68
Bibliographie .70
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC) voir le lien suivant: w w w . i s o .org/ iso/ fr/ foreword .html.
L’ISO 10077-2 a été élaborée par le Comité technique CEN/TC 89, Performance thermique des bâtiments
et des composants du bâtiment, en collaboration avec le Comité technique ISO/TC 163, Performance
thermique et utilisation de l’énergie en environnement bâti, sous-comité SC 2, Méthodes de calcul, de
l’Organisation internationale de normalisation (ISO), conformément à l’Accord de coopération technique
entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 10077-2:2012), qui a fait l’objet
d’une révision technique afin de se conformer aux exigences de l’ensemble de normes PEB. Elle reprend
également le rectificatif technique ISO 10077-2:2012/Cor 1:2012.
En outre, l’Article 6 a fait l’objet d’une révision technique, caractérisée par:
— l’ajout d’une nouvelle approche pour le traitement des cavités;
— la séparation entre conduction/convection et le rayonnement;
— l’introduction de la méthode de radiosité.
L’Annexe H et l’Annexe G ont également été ajoutées.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 10077, se trouve sur le site Web de l’ISO.
Introduction
Le présent document fait partie d’un ensemble de normes visant à l’harmonisation internationale de
la méthodologie d’évaluation de la performance énergétique des bâtiments. Dans le présent document,
cette série est qualifiée d’«ensemble de normes PEB».
Toutes les normes PEB sont soumises à des règles particulières visant à garantir la cohérence, la clarté
et la transparence d’ensemble.
L’ensemble de normes PEB offre une certaine souplesse quant aux méthodes, données d’entrée
nécessaires et références à d’autres normes PEB, grâce à l’introduction d’un modèle normatif dans
l’Annexe A et l’Annexe B, qui propose des choix par défaut à caractère informatif.
Pour utiliser correctement le présent document, un modèle normatif est donné dans l’Annexe A pour
spécifier ces choix. Les choix par défaut à caractère informatif sont donnés dans l’Annexe B.
Dans le présent document, les principaux groupes cibles sont les architectes, les ingénieurs et les
organismes de régulation.
Utilisation par les organismes de régulation ou à leur profit: au cas où l’ISO 52000-1 est utilisée dans
le cadre d’exigences légales nationales ou régionales, des choix obligatoires peuvent être imposés
à un niveau national ou régional pour de telles applications spécifiques. Ces choix (qu’il s’agisse des
choix par défaut à caractère informatif donnés dans l’Annexe B ou de choix adaptés aux besoins
nationaux/régionaux, mais respectant dans tous les cas le modèle de l’Annexe A du présent document)
peuvent être disponibles sous forme d’une annexe nationale ou d’un document (juridique par exemple)
distinct (fiches de données à l’échelle nationale).
NOTE 1 Par conséquent dans ce cas:
— les organismes de régulation seront amenés à spécifier leurs choix;
— l’utilisateur individuel sera amené à appliquer les directives du document afin d’évaluer la performance
énergétique d’un bâtiment, et donc à faire usage des choix déterminés par les organismes de régulation.
Les sujets abordés dans le présent document peuvent être soumis à une réglementation publique. La
réglementation publique portant sur les mêmes sujets peut prendre le pas sur les valeurs par défaut
figurant dans l’Annexe B du présent document. La réglementation publique portant sur des sujets
identiques peut même, pour certaines applications, prendre le pas sur le présent document. En règle
générale, les exigences légales et les choix ne sont pas publiés dans des normes, mais plutôt dans des
documents juridiques. Afin d’éviter des publications dupliquées et des difficultés dans l’actualisation
de documents dupliqués, une annexe nationale peut se référer à des textes juridiques dans lesquels
des choix ont été retenus par les autorités publiques au niveau national. Des annexes nationales ou des
fiches de données nationales différentes peuvent s’adresser à différentes applications.
Il est prévu, si les valeurs par défaut, les choix et les références à d’autres normes PEB à l’Annexe B ne
sont pas respectés en raison de réglementations, de politiques ou de traditions nationales, que:
— les autorités nationales ou régionales préparent des fiches de données contenant les choix et les
valeurs nationales ou régionales, selon le modèle de l’Annexe A. Dans ce cas, une annexe nationale
(par exemple NA) est recommandée, contenant une référence à ces feuilles de données;
— ou, par défaut, l’organisme national de normalisation examinera la possibilité d’ajouter ou d’inclure
une annexe nationale en accord avec le modèle de l’Annexe A, conformément aux documents
juridiques qui donnent des valeurs et des choix nationaux ou régionaux.
D’autres groupes cibles représentent des parties souhaitant justifier leurs hypothèses en classant la
performance énergétique d’un bâtiment d’un parc immobilier prévu à cet effet.
De plus amples informations sont fournies dans le Rapport technique (ISO/TR 52022-2) joint au présent
document.
vi © ISO 2017 – Tous droits réservés
Le cadre dans lequel s’inscrit la PEB globale comporte:
a) les termes communs, définitions et symboles;
b) les limites des bâtiments et limites de l’évaluation;
c) l’agencement des bâtiments en catégories de locaux;
d) la méthode du calcul de la PEB (formules portant sur la consommation d’énergie, l’énergie fournie,
produite et/ou destinée à la parcelle à bâtir (ou chantier de construction) et dans les sites voisins);
e) une série de formules générales et de relations entrées-sorties, reliant les différents éléments
relevant de l’évaluation de la PEB globale;
f) des exigences générales applicables à la PEB traitant de calculs partiels;
g) des règles portant sur la combinaison de différents locaux en zones;
h) des indicateurs de performance;
i) la méthodologie d’évaluation de la performance énergétique des bâtiments mesurés.
L’ISO 10077 est constituée de deux parties. Le présent document a pour objet de fournir des valeurs
calculées des caractéristiques thermiques de profilés, destinées à être employées comme données
d’entrée dans la méthode de calcul du coefficient de transmission thermique des fenêtres, portes et
fermetures décrite dans l’ISO 10077-1. C’est une variante de la méthode d’essai de la boîte chaude décrite
dans l’EN 12412–2. Dans certains cas, la méthode à la boîte chaude est préférable, particulièrement si
les données physiques et géométriques ne sont pas disponibles ou si la forme géométrique du profilé est
complexe.
Bien que la méthode du présent document s’applique fondamentalement aux montants verticaux, c’est
une approximation acceptable pour des traverses horizontales (par exemple basses et hautes) et pour
des encadrements utilisés dans des positions inclinées (par exemple fenêtres de toit). Pour les calculs
effectués avec les vitrages en place, le flux de chaleur à travers l’encadrement ainsi que le champ de
température résultant sont des résultats secondaires utiles issus de ce calcul.
La série de normes ISO 10077 ne couvre ni les façades de bâtiments ni les façades-rideaux. Celles-ci sont
traitées dans l’ISO 12631.
Le Tableau 1 indique la position relative du présent document par rapport à l’ensemble des normes PEB
dans le contexte de la structure modulaire indiquée dans l’ISO 52000-1.
NOTE 2 Dans l’ISO/TR 52000-2, figure un tableau identique, avec, pour chaque module, les numéros des
normes PEB applicables et les rapports techniques joints, publiés ou en cours d’élaboration.
NOTE 3 Les modules représentent les normes PEB, bien qu’une (seule) norme PEB soit en mesure de couvrir
plus d’un module et qu’un (seul) module puisse être traité par plusieurs normes PEB, s’agissant, par exemple,
d’une méthode respectivement simplifiée et détaillée.
Tableau 1 — Position du présent document (en l’occurrence, M2–5), dans la structure modulaire
de l’ensemble de normes PEB
Bâtiment
Généralités Systèmes techniques de bâtiment
(en tant que tel)
Auto-
Dés- Eau ma-
Re-
Humi- hu- chaude tisme PV,
Sous-mo- Descrip- Chauf- froi- Venti- Éclai-
Descriptions Description difica- midi- do- et com- vent,
dule tions fage disse- lation rage
tion fica- mes- mande etc.
ment
tion tique du bâti-
ment
sub1. M1. M2. M3. M4. M5. M6. M7. M8. M9. M10. M11.
Généra-
1 Généralités Généralités
lités
Termes
communs et Besoins éner-
a
2 définitions, gétiques Besoins
symboles, uni- des bâtiments
tés et indices
Charge
Conditions et
(naturelles) puis-
3 Applications
intérieures sance
sans systèmes maxi-
males
Manière
d’expri-
Manière Manière
mer la
d’exprimer la d’exprimer la
4 perfor-
performance performance
mance
énergétique énergétique
énergé-
tique
Fonctions Transfert de
Émission
et limites chaleur
5 ISO 10077-2 et
des par transmis-
contrôle
bâtiments sion
Occupation des Transfert de Distribu-
bâtiments et chaleur tion
conditions par infiltration et
d’exploitation et ventilation contrôle
Agrégation des
services éner- Stoc-
Apports de
7 gétiques kage et
chaleur interne
et vecteurs contrôle
énergétiques
Généra-
Zone de Apports de
8 tion et
construction chaleur solaire
contrôle
Réparti-
tion des
Dynamique
Performance charges
des bâtiments
9 énergétique et condi-
(masse ther-
calculée tions
mique)
d’exploi-
tation
Perfor-
Performance Performance mance
10 énergétique énergétique éner-
mesurée mesurée gétique
mesurée
Inspec-
11 Inspection Inspection
tion
viii © ISO 2017 – Tous droits réservés
Tableau 1 (suite)
Bâtiment
Généralités Systèmes techniques de bâtiment
(en tant que tel)
Auto-
Dés- Eau ma-
Re-
Humi- hu- chaude tisme PV,
Sous-mo- Descrip- Chauf- froi- Venti- Éclai-
Descriptions Description difica- midi- do- et com- vent,
dule tions fage disse- lation rage
tion fica- mes- mande etc.
ment
tion tique du bâti-
ment
sub1. M1. M2. M3. M4. M5. M6. M7. M8. M9. M10. M11.
Manière
d’exprimer le
12 BMS
confort inté-
rieur
Conditions
environne-
mentales
extérieures
Calculs écono-
miques
a
Les modules grisés ne sont pas applicables.
NORME INTERNATIONALE ISO 10077-2:2017(F)
Performance thermique des fenêtres, portes et
fermetures — Calcul du coefficient de transmission
thermique —
Partie 2:
Méthode numérique pour les encadrements
1 Domaine d’application
Le présent document donne une méthode et des données d’entrée de référence pour le calcul du
coefficient de transmission thermique des encadrements et du coefficient de transmission thermique
linéique de leurs jonctions avec les vitrages ou les panneaux opaques.
Cette méthode peut également être utilisée pour évaluer la résistance thermique d’encadrements de
fermetures et les caractéristiques thermiques de coffres de volet roulant et de composants similaires
(par exemple stores).
Le présent document fournit également des critères pour la validation des méthodes numériques
utilisées dans ce calcul.
Le présent document ne couvre pas les effets du rayonnement solaire ni le transfert thermique
provoqué par des infiltrations d’air ou les transferts thermiques tridimensionnels créés par exemple
par des liaisons métalliques ponctuelles. Les effets des ponts thermiques entre les encadrements et la
structure du bâtiment ne sont pas pris en compte.
NOTE Le Tableau 1 de l’Introduction indique la position relative du présent document dans la série de
normes PEB dans le contexte de la structure modulaire définie dans l’ISO 52000-1.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 7345, Isolation thermique — Grandeurs physiques et définitions
ISO 10211, Ponts thermiques dans les bâtiments — Flux thermiques et températures superficielles —
Calculs détaillés
ISO 10292, Verre dans la construction — Calcul du coefficient de transmission thermique U, en régime
stationnaire des vitrages multiples
ISO 10456:2007, Matériaux et produits pour le bâtiment — Propriétés hygrothermiques — Valeurs utiles
tabulées et procédures pour la détermination des valeurs thermiques déclarées et utiles
ISO 12567-2:2005, Isolation thermique des fenêtres et portes — Détermination de la transmission
thermique par la méthode à la boîte chaude — Partie 2: Fenêtres de toit et autres fenêtres en saillie
ISO 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais
ISO 52000-1, Performance énergétique des bâtiments — Évaluation cadre PEB — Partie 1: Cadre général
et modes opératoires
EN 673, Verre dans la construction — Détermination du coefficient de transmission thermique U —
Méthode de calcul
EN 12519, Fenêtres et portes pour piétons — Terminologie
NOTE Les références par défaut à des normes PEB différentes de l’ISO 52000-1 sont identifiées par le numéro
de code du module PEB et données à l’Annexe A (modèle normatif dans le Tableau A.1) et l’Annexe B (choix par
défaut indiqué à titre informatif dans le Tableau B.1).
EXEMPLE Numéro de code de module PEB: M5-5 ou M5-5.1 (si le module M5-5 est subdivisé) ou M5-5/1 (s’il
est fait référence à un article spécifique des documents traitant de M5-5).
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 7345, l’EN 12519,
l’ISO 52000-1 ainsi que les suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
— Plateforme de consultation en ligne ISO: disponible à l’adresse http:// www .iso .org/ obp
3.1
norme PEB
[10]
norme satisfaisant aux exigences spécifiées dans l’ISO 52000-1, la CEN/TS 16628 et la
[11]
CEN/TS 16629
Note 1 à l’article: Ces trois documents PEB de base ont été élaborés dans le cadre d’un mandat donné au CEN par
la Commission Européenne et l’Association Européenne de Libre Échange (Mandat M/480) et viennent à l’appui
des exigences essentielles de la Directive UE 2010/31/CE sur la performance énergétique des bâtiments (DPEB).
Plusieurs normes PEB et des documents connexes sont développés ou révisés dans le cadre du même mandat.
[SOURCE: ISO 52000-1:2017, 3.5.14]
4 Symboles et indices
4.1 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles donnés dans l’ISO 52000-1 ainsi que les suivants
s’appliquent.
Symbole Grandeur Unité
A surface m
b largeur perpendiculaire au sens du flux de chaleur m
d profondeur parallèle au sens du flux de chaleur m
2 4/3
C constante dans la formule relative au nombre de Nusselt W/(m ·K )
E émittance entre surfaces opposées —
F facteur de forme —
h coefficient d’échange thermique W/(m ·K)
2D
L coefficient de couplage thermique bidimensionnel W/(m·K)
l longueur m
Nu nombre de Nusselt —
q densité de flux thermique W/m
R résistance thermique m ·K/W
2 © ISO 2017 – Tous droits réservés
Symbole Grandeur Unité
r distance m
T température thermodynamique K
U coefficient de transmission thermique W/(m ·K)
2 4
σ constante de Stefan-Boltzmann W/(m ·K )
ε émissivité —
λ conductivité thermique W/(m·K)
Ψ coefficient de transmission thermique linéique W/(m·K)
Θ température °C
4.2 Indices
Pour les besoins du présent document, les indices donnés dans l’ISO 52000-1 ainsi que les suivants
s’appliquent.
Indice Description
c convectif (de surface à surface)
e extérieur
g vitrage
eq équivalent
f encadrement
fr encadrement adjacent au coffre de volet roulant
i intérieur
rb rayonnement d’un corps noir
m moyenne
p panneau
r radiatif
s lame (d’air ou de gaz)
sb coffre de volet roulant
se face extérieure
si surface intérieure
5 Méthode de calcul
5.1 Valeur de sortie de la méthode
Les valeurs de sortie possibles du présent document sont les suivantes:
— coefficient de transmission thermique d’un encadrement, U ;
f
— coefficient de transmission thermique d’un coffre de volet roulant, U ;
sb
— coefficient de transmission thermique linéique de la jonction d’un encadrement avec un vitrage,
Ψ ou un panneau opaque, Ψ .
g p
5.2 Principe général
Le calcul est effectué à l’aide d’une méthode numérique bidimensionnelle conforme à l’ISO 10211. Les
éléments doivent être divisés de sorte que toute division supplémentaire n’affecte pas sensiblement
le flux thermique calculé. L’ISO 10211 définit les critères permettant de déterminer si le nombre de
subdivisions utilisé est suffisant.
Deux approches différentes relatives au calcul du transfert thermique à travers les cavités sont données:
a) méthode de radiosité;
b) méthode de conductivité thermique équivalente unique.
La méthode de radiosité considère qu’un transfert thermique à travers une cavité (vide d’air) se produit
simultanément par conduction/convection et par rayonnement. Ces deux phénomènes se produisent en
parallèle, afin que le calcul de chaque contribution soit effectué séparément.
Lorsque la méthode de conductivité thermique équivalente unique est utilisée, le flux thermique dans
les cavités est représenté par une conductivité thermique équivalente unique, λ . Cette conductivité
eq
thermique équivalente comprend le flux thermique par conduction, par convection et par radiation, et
dépend de la géométrie de la cavité et des matériaux adjacents.
NOTE La méthode de conductivité thermique équivalente unique est identique à la méthode de calcul donnée
dans l’ISO 10077-2:2012.
Pour les calculs à l’aide du présent document, on suppose que les encadrements et les vides d’air sont
orientés verticalement pour la détermination des valeurs de conductivité thermique équivalente (voir
6.4.2.3.2 et 6.4.3.4.2). Cela s’applique quelle que soit l’orientation prévue de la fenêtre réelle, y compris
les fenêtres de toit.
Tout au long du document, où indiqué dans le texte, le Tableau C.1 doit être utilisé pour identifier des
références régionales optionnelles en ligne avec la politique de pertinence globale de l’ISO.
5.3 Vérification des programmes de calcul
Afin de s’assurer que le programme de calcul utilisé est bien adapté, des calculs doivent être effectués
sur les exemples des Annexes G et H (à l’aide de la méthode de radiosité) ou de l’Annexe I (à l’aide de la
méthode de conductivité thermique équivalente unique).
Les exigences relatives à tous les cas de vérification dans les Annexes G et H ou dans l’Annexe I doivent
être satisfaites.
2D
L’écart entre le coefficient de couplage thermique bidimensionnel calculé, L , pour les cas donnés dans
l’Annexe H ou l’Annexe I et les valeurs correspondantes données dans les Tableaux H.3 et H.4 ou dans
les Tableaux I.3 et I.4 ne doit pas dépasser ± 3 %. Cela conduit à une précision sur le coefficient de
transmission thermique, U, et le coefficient de transmission thermique linéique, Ψ, d’environ 5 %.
6 Calcul du coefficient de transmission thermique
6.1 Données de sortie
Les valeurs de sortie du présent document sont les coefficients de transfert thermique par transmission,
comme présenté dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Données de sortie
Module de Intervalle de
Description Symbole Unité Variable
destination validité
Coefficient de transmission thermique U W/(m K) M2–5 > 0… 20 Non
f
d’un encadrement
Coefficient de transmission thermique U W/(m K) M2–5 > 0… 20 Non
sb
d’un coffre de volet roulant
Coefficient de transmission thermique Ψ W/(m K) M2–5 −20… 20 Non
linéique
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6.2 Intervalles de temps pour le calcul
Les calculs décrits dans le présent document sont des calculs en régime permanent sans prise en
compte d’un intervalle de temps.
6.3 Données d’entrée
6.3.1 Caractéristiques géométriques
Le Tableau 3 présente les caractéristiques géométriques requises.
Tableau 3 — Identifiants relatifs aux caractéristiques géométriques
Description Symbole Unité Plage Origine Variable
Données géométriques
Section transversale de l’encadrement Fabricant Non
Section transversale du coffre de volet
Fabricant Non
roulant
Section transversale de la jonction entre
Fabricant Non
l’encadrement et le vitrage
Section transversale de la jonction entre
Fabricant Non
l’encadrement et la paroi
Pour les encadrements munis d’extensions spéciales avec recouvrement du mur ou d’autres parties
du bâtiment, tels que les encadrements en forme de Z, les extensions ne doivent pas être prises en
considération comme illustré à la Figure 1. Cela s’applique à tous les encadrements munis d’extensions
spéciales (par exemple, encadrement en forme de H) lorsque les extensions recouvrent le mur ou
d’autres parties du bâtiment. Les autres conditions aux limites doivent rester identiques à celles définies
à la Figure 4.
Figure 1 — Traitement des encadrements munis d’extensions (en forme de Z)
NOTE 1 Cette convention concerne l’évaluation du coefficient de transmission thermique. Elle n’est pas
appropriée pour l’évaluation du risque de condensation.
NOTE 2 L’extension de l’encadrement n’est pas prise en compte dans le calcul du coefficient de transmission
thermique de la fenêtre (voir l’ISO 10077-1).
6.3.2 Valeurs de conductivité thermique
Pour les besoins du présent document, les valeurs de conductivité thermique utilisées pour les
matériaux pleins doivent provenir de l’une des sources suivantes:
— le Tableau D.1;
— les valeurs tabulées données dans l’ISO 10456;
— les normes de produits;
— les agréments techniques par un organisme national reconnu;
— les mesures effectuées conformément à une Norme internationale appropriée.
Les valeurs mesurées ne doivent être utilisées que dans les cas où il n’existe pas de valeurs tabulées ou
de valeurs définies par des normes de produits applicables ou par un agrément technique. Les mesures
doivent être effectuées à une température moyenne de 10 °C à l’aide de la méthode appropriée par un
organisme agréé (tel que spécifié dans l’ISO 17025), sur des échantillons qui ont été conditionnés à
une température de 23 °C et une humidité relative de 50 % à masse constante (variation de masse
inférieure ou égale à 0,1 % sur 24 h). Pour s’assurer que les valeurs de conductivité thermique sont
représentatives du matériau (à savoir que la valeur tient compte de la variabilité du matériau et de
l’incertitude de mesure), il est nécessaire d’utiliser l’une des méthodes suivantes pour déterminer la
valeur de conductivité thermique à partir des valeurs mesurées utilisées dans les calculs:
— la conductivité thermique est la valeur déclarée obtenue à partir des valeurs mesurées (au moins
trois échantillons différents provenant de lots différents représentant la variation habituelle des
produits, en tenant compte du vieillissement) conformément à une évaluation statistique telle que
définie dans l’ISO 10456:2007, Annexe C, fractile de 90 %;
— s’il y a moins de trois échantillons, utiliser la valeur moyenne multipliée par un facteur de 1,25.
6.3.3 Émissivité des surfaces
Les surfaces délimitant une cavité d’air doivent avoir une émissivité de 0,9. Des valeurs inférieures à
0,9 ne peuvent être utilisées que si elles sont prises dans le Tableau D.3 ou mesurées conformément à
une norme appropriée par un organisme agréé (tel que spécifié dans l’ISO 17025). Dans ce dernier cas,
au moins trois échantillons doivent être utilisés et les résultats doivent être traités statistiquement
conformément à l’ISO 10456.
NOTE Les surfaces métalliques telles que les cadres en alliage d’aluminium, les renforts en acier et autres
alliages métalliques ont une émissivité plus faible. Les valeurs courantes de l’émissivité des surfaces métalliques
sont données dans le Tableau D.3.
6.3.4 Conditions générales aux limites
Les résistances superficielles extérieure et intérieure dépendent des échanges thermiques convectifs
et radiatifs avec les ambiances extérieures et intérieures. Si une face extérieure n’est pas exposée aux
conditions normales de vent, la part convective peut être réduite sur les bords ou à la jonction de deux
surfaces. L’Annexe E donne les valeurs de la résistance superficielle pour un flux thermique horizontal.
Ces valeurs doivent être utilisées pour les calculs conformément au présent document, quelle que soit
l’orientation prévue de la fenêtre réelle, y compris les fenêtres de toit. La condensation superficielle doit
être évaluée sur la base de la plus basse température de la surface intérieure calculée en utilisant les
résistances superficielles dans l’Annexe E.
Les plans de coupe dans l’élément de remplissage et à l’interface avec tout matériau adjacent à
l’encadrement doivent être pris comme adiabatiques (voir Figure 4 et Annexe H).
Les conditions de température de référence doivent être de 20 °C à l’intérieur et de 0 °C à l’extérieur.
6.3.5 Conditions aux limites de coffres de volets roulants
Le calcul du coefficient de transmission thermique d’un coffre de volet roulant doit être effectué avec
les conditions aux limites suivantes:
— en partie haute du coffre de volet roulant: adiabatique;
— en partie basse du coffre de volet roulant, à l’endroit où il est attenant à l’encadrement de fenêtre:
adiabatique sur une distance de 60 mm;
— surfaces adjacentes en contact avec l’ambiance intérieure: résistance superficielle de 0,13 m ·K/W;
— surfaces adjacentes en contact avec l’ambiance extérieure: résistance superficielle de 0,04 m ·K/W.
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Le vide d’air (cavité) dans le coffre du volet roulant doit être considéré comme suit (voir Figure 22):
— si e + e ≤ 2 mm: non ventilé; la conductivité thermique équivalente d’une cavité d’air non ventilée
1 3
est calculée conformément à 6.4.2.3;
NOTE Des éléments supplémentaires tels que des brosses, des joints d’étanchéité, etc. peuvent être pris
en compte pour la détermination de e et e .
1 3
— si e ≤ 35 mm: partiellement ventilé; la température de l’air à l’intérieur de la cavité doit être prise
tot
égale à la température de l’air extérieur mais avec une résistance superficielle de 0,30 m ·K/W;
— si e > 35 mm: fortement ventilé; la température de l’air à l’intérieur de la cavité doit être prise
tot
égale à la température de l’air extérieur mais avec une résistance superficielle de 0,13 m ·K/W.
La hauteur appropriée du coffre de volet roulant, b , utilisée pour le calcul est égale à la distance
sb
projetée entre les limites adiabatiques supérieure et inférieure (voir Figure 2).
L’évaluation peut être effectuée avec un isolant sur la limite B ou la limite C indiquées à la Figure 2 ou
sur les deux. Dans ce cas, l’épaisseur et la conductivité thermique de l’isolant doivent être indiquées
dans le rapport de calcul.
Dimensions en millimètres
Légende
Conditions aux limites (voir Annexe E):
A condition adiabatique b hauteur du coffre de volet roulant
sb
B résistance superficielle extérieure e , e largeurs des espaces d’air sur chaque côté de la fermeture/du
1 3
volet d’où l’air s’échappe du coffre de volet roulant
C résistance superficielle intérieure
e épaisseur du volet
e e + e + e
tot 1 2 3
l position de l’encadrement
fr
NOTE L’encadrement de fenêtre (limite A) a une largeur de 60 mm, mais il est placé par rapport au coffre de volet
roulant conformément à la situation réelle
Figure 2 — Exemple schématique pour le traitement des conditions aux limites de coffres de
volets roulants
6.4 Méthodes de calcul
6.4.1 Détermination du coefficient de transmission thermique
Le coefficient de transmission thermique d’un encadrement doit être déterminé en remplaçant le vitrage
par un panneau isolant conformément à l’Annexe F, avec les résistances thermiques superficielles
interne et externe reprises à partir de l’Annexe E. Le coefficient de transmission thermique linéique
de la liaison entre l’encadrement et le vitrage doit être déterminé à partir des calculs effectués avec le
vitrage en place et avec le vitrage remplacé par un panneau isolant.
NOTE 1 L’interaction entre l’encadrement et la structure du bâtiment est considérée séparément à l’échelle du
bâtiment. Elle ne fait pas partie du coefficient de transmission thermique de l’encadrement.
NOTE 2 Le recouvrement d’une partie de la paroi par l’encadrement pourrait induire un coefficient de
transmission thermique linéique négatif.
6.4.2 Traitement des cavités à l’aide de la méthode de radiosité
6.4.2.1 Généralités
Le transfert thermique à travers un vide d’air se produit simultanément par convection et par
rayonnement. Ces deux phénomènes se produisent en parallèle, de sorte que le calcul de chaque
contribution puisse être effectué séparément.
Le calcul du transfert thermique par convection est effectué en utilisant une conductivité thermique
équivalente et en respectant les règles du 6.4.2.3.2. Étant donné que la formule de la conductivité
thermique équivalente s’applique aux cavités rectangulaires dont le flux de chaleur par convection
est parallèle à la profondeur de la cavité uniquement, les cavités non rectangulaires ou les cavités
rectangulaires dont le flux de chaleur par convection n’est pas parallèle à la profondeur de la cavité
doivent d’abord se transformer en cavités rectangulaires équivalentes, correctement orientées par
rapport à la direction du flux thermique par convection.
Le calcul du transfert thermique par rayonnement est effectué pour la géométrie réelle des cavités (mais
après avoir appliqué la règle de subdivision des cavités reliées entre elles, voir 6.4.2.3.1) en utilisant un
facteur de forme basé sur la méthode de radiosité telle qu’expliquée en 6.4.2.3.3.
Les calculs des transferts thermiques à la fois par convection et par rayonnement dépendent de la
température proprement dite (calculs non linéaires). Il est par conséquent nécessaire d’adopter une
méthode de calcul itérative du flux thermique.
La Figure 3 représente l’organigramme de la méthodologie générale.
NOTE 1 Contrairement à d’autres normes et à 6.4.3, la conductivité thermique équivalente comprend ici
uniquement l’effet du transfert de chaleur par convection (le transfert de chaleur par rayonnement est pris en
compte séparément).
NOTE 2 Les termes «transfert de chaleur/thermique par convection» et «flux de chaleur/thermique par
convection» sont utilisés pour représenter le transfert de chaleur/thermique à la fois par conduction et par
convection.
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Figure 3 — Organigramme de la méthode de calcul
6.4.2.2 Cavités dans les vitrages
La conductivité thermique équivalente d’un espace non ventilé entre deux vitres doit être déterminée
conformément à l’ISO 10292 (ou voir Sujet 1 du Tableau C.1). La conductivité équivalente qui en résulte
doit être utilisée dans l’ensemble de la cavité, jusqu’au bord.
6.4.2.3 Vides d’air non ventilés dans les encadrements et les coffres de volets roulants
6.4.2.3.1 Définition
Les vides d’air non ventilés sont ceux complètement fermés ou reliés à l’extérieur ou l’intérieur par
une fente dont la largeur ne dépasse pas 2 mm (voir Figures
...
Questions, Comments and Discussion
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