ISO 9869:1994
(Main)Thermal insulation — Building elements — In-situ measurement of thermal resistance and thermal transmittance
Thermal insulation — Building elements — In-situ measurement of thermal resistance and thermal transmittance
Describes the heat flowmeter method for the measurement of the thermal transmission properties (thermal resistance and thermal conductance from surface to surface, total thermal resistance and transmittance from environment to environment) of plane building components, primarily consisting of opaque layers perpendicular to the heat flow and having no significant lateral heat flow. In detail, describes the apparatus to be used, the calibration procedure for the apparatus, the installation and the measurement procedures, the analysis of the data, including the correction of systematic errors and the reporting format.
Isolation thermique — Éléments de construction — Mesurage in situ de la résistance thermique et du coefficient de transmission thermique
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
I
INTERNATIONAL IS0
STANDARD 9869
First edition
1994-08-01
Thermal insulation - Building
elements - In-situ measurement of
thermal resistance and thermal
transmittance
&ments de construction - Mesurage in situ de
/so/a tion thermique -
la r&stance thermique et du coefficient de transmission thermique
Reference number
IS0 98699 994(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IS0 9869: 1994(E)
Contents
Page
1
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1 Limits of application
1
.,.
1.2 Content of this international Standard
1
1.3 Personnel qualifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .~.
1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
2 Normative references
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .“. 2
3 Terms, symbols and units
2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .~.
4 Apparatus
4
..,.............................................................
5 Calibration procedure
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 4
5.1 Calibration of the HFM
5
5.2 Temperature sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
ipmen t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .~.
5.3 Measuring equ
5
6 Measurements . . . . . . .I.
5
Installation of the apparatus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
6.1
6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
6.2 Data acquisition
6
7 Analysis of the data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
7.1 Average method
7
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2 Storage effects
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
7.3 Comparison of calculated and measured values
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .s. 9
8 Corrections for the operational error
9
. . . . . . . . . . . . . . .
8.1 Corrections for the thermal resistance of the HFM
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
8.2 Correction for the finite dimension of the HFM
10
9 Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
10 Test report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63 IS0 1994
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and
microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
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0 IS0 IS0 9869: 1994(E)
Annexes
A Heat transfer at surfaces and U-value measurement . 13
...................................................... 15
B Dynamic analysis method
C Examination of the structure of the element . 18
D Perturbations caused by the heat flowmeter . 19
E Heat storage effects . 23
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43 IS0
IS0 9869: 1994(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, governmental
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 International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard IS0 9869 was prepared by Technical Committee
lSO/TC 163, Thermal insulation, Subcommittee SC 1, Test and measure-
ment methods.
Annexes A, B and C form an integral part of this International Standard.
Annexes D and E are for information only.
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0 IS0 IS0 9869: 1994(E)
Introduction
The thermal transmittance of a building element (U-value) is defined in
IS0 7345 as the “Heat flow rate in the steady state divided by area and
by the temperature difference between the surroundings on each side of
a system”.
In principle, the U-value can be obtained by measuring the heat flow rate
through an element with a heat flowmeter or a calorimeter, together with
the temperatures on both sides of the element under steady state con-
ditions.
However, since steady state conditions are never encountered on a site
in practice, such a simple measurement is not possible. But there are
several ways of overcoming this difficulty:
a) imposing steady-state conditions by the use of a hot and a cold box.
This method is commonly used in the laboratory (IS0 8990) but is
cumbersome in the field.
b) assuming that the mean values of the heat flow rate and temperatures
over a sufficiently long period of time give a good estimate of the
steady state. This method is valid if
1) the thermal properties of the materials and the heat transfer
coefficients are constant over the range of temperature fluctu-
ations occurring during the test,
2) the change of amount of heat stored in the element is negligible
when compared to the amount of heat going through the element.
This method is widely used but may lead to long periods of
measurement and may give erroneous results in certain cases;
c) using a dynamic theory to take into account the fluctuations of the
heat flow rate and temperatures in the analysis of the recorded data.
NOTE 1 The temperatures of the surroundings, used in the definition of the
U-value, are not precisely defined in IS0 7345. Their exact definition depends on
the subsequent use of the U-value and may be different in different countries (see
annex A).
---------------------- Page: 5 ----------------------
This page intentionally left blank
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IS0 9869: 1994(E)
INTERNATIONAL STANDARD 0 IS0
- Building elements - In-situ
Thermal insulation
measurement of thermal resistance and thermal
transmittance
1.2 Content of this International Standard
1 Scope
This International Standard describes the apparatus to
be used, the calibration procedure for the apparatus,
the installation and the measurement procedures, the
analysis of the data, including the correction of sys-
tematic errors and the reporting format.
1.1 Limits of application
This International Standard describes the heat
1.3 Personnel qualifications
flowmeter method for the measurement of the ther-
mal transmission properties of plane building com-
The heat flowmeter measurement method requires
ponents, primarily consisting of opaque layers
personnel with special knowledge and experience in
perpendicular to the heat flow and having no signifi-
the fields of building technology, building physics and
cant lateral heat flow.
measurement techniques.
It is not intended as a high precision method replacing
the laboratory instruments such as calorimeter, hot
boxes. 2 Normative references
The following standards contain provisions which,
The properties which can be measured are
through reference in this text, constitute provisions
a) the thermal resistance, R, and thermal conduc-
of this International Standard. At the time of publi-
tance, A, from surface to surface;
cation, the editions indicated were valid. All standards
are subject to revision, and parties to agreements
b) the total thermal resistance, RT, and transmittance
based on this International Standard are encouraged
from environment to environment, U, if the ambi-
to investigate the possibility of applying the most re-
ent temperatures of both environments are well
cent editions of the standards indicated below.
defined.
Members of IEC and IS0 maintain registers of cur-
rently valid International Standards.
The heat flowmeter measurement method is also
suitable for components consisting of quasi-
IS0 6781 :1983, Thermal insulation - Qualitative de-
homogeneous layers perpendicular to the heat flow,
tection of thermal irregularities in building envelopes
provided that the dimensions of any inhomogeneities
- Infrared method.
in close proximity to the heat flowmeter (HFM) are
much smaller than its lateral dimensions and are not
IS0 6946-l : 1986, Thermal insulation - Calculation
thermal bridges which can be detected by infrared
methods - Part 1: Steady state thermal properties
thermography (see 6.1.1). For other components, an
of building components and building elements.
average thermal transmittance may be obtained using
a calorimeter or by averaging the results of several IS0 7345: 1987, Thermal insulation - Physical quan-
heat flowmeter measurements. tities and definitions.
---------------------- Page: 7 ----------------------
43 IS0
IS0 9869:1994(E)
In the steady state, the thermal properties of the
IS0 8301: 1991, Thermal insulation - Determination
of steady-state thermal resistance and related elements have the following definitions:
properties - Heat flow meter apparatus.
R is the thermal res istance of an element, surface to
surface and is given
I SO 8302: 199 1, Thermal insulation - Determination bY
of steady-state thermal resistance and related
Tsi - Tse 1
= =-
. a .
properties - R
Guarded hot plate apparatus.
(I A
IS0 8990: -l), Thermal insulation - Determination of
where A is the thermal conductance of the building
steady-state thermal transmission properties - Cali-
element, surface to surface.
brated and guarded hot box.
U is the thermal transmittance of the element, en-
vironment to environment and is given by
3 Terms, symbols and units
4 1
. . .
(2)
'= (T-T,) =F
The terms, symbols and units used in this Inter-
national Standard are in accordance with IS0 7345.
where RT is the total thermal resistance which is given
Listed below are the most commonly used terms in
bY
this International Standard. For a fuller description of
other terms, IS0 7345 should be consulted.
. . 1
RT = Rsi + R + Rse
(3)
heat flow rate
WI
where Rsi and Rse are the internal and external surface
thermal resistances, respectively.
area
Cm21
density of heat flow rate = @/A
[W/m*]
R and RT have units of square metres kelvin per watt
interior ambient tempera- m*KJW l U and A have units of watts per square
.
ture [“C or K] ietre kivin [W/(m* K)] l
exterior ambient temperature [“C or K]
Te
interior surface temperature of
4 Apparatus
Tsi
[‘C or K]
the building element
T exterior surface temperature [“C or K] 4.1 Heat flowmeter (HFM)
se
The ambient temperatures shall correspond with The HFM is a transducer giving an electrical signal
which is a direct function of the heat flow transmitted
those used in the definition adopted for the U-value
through it.
(see annex A).
The following special symbols are used in clauses 7 Most HFMs are thin, thermally resistive plates with
temperature sensors arranged in such a way that the
and 8 :
electrical signal given by the sensors is directly related
to the heat flow through the plate (see figure 1). The
density of a material
P CWm31
HFM can also have facing sheets to provide pro-
d thickness of a layer m
c 1
tection. Metal temperature levelling plates or foils are
specific heat capacity
c
CJ/(W)l
sometimes used to improve or simplify the measure-
ments, but these must be arranged so as not to make
c thermal capacity of a
the results dependent on the thermal properties of
layer: C = pcd [J/( m*aK)]
the element being measured (see annex D). The area
correction factors calcu-
Fit Fe
of the measuring section of the HFM is often smaller
lated with equation (8) to
than the total area of the HFM.
take into account the
storage effects [J/(m*$l
The essential properties of an HFM are that it should
e operational error (of an have a low thermal resistance in order to minimize the
installed HFM) which is
perturbation caused by the HFM, and a high enough
the relative error be-
sensitivity to give a sufficiently large signal for the
tween the measured and lowest heat flow rates measured. This signal must be
[dimensionless]
the actual heat flow a monotonic function of the heat flow rate. The de-
I) To be published.
2
---------------------- Page: 8 ----------------------
I
@a IS0 IS0 9869: 1994(E)
stresses, electromagnetic radiation etc. on the signal
pendence of this signal on the thermal conductivity
of the material on which the HFM is installed, the have to be taken into account (see clause 5).
temperature of the HFM or on other physical quanti-
ties such as stresses, electromagnetic radiation etc., Suitable surface temperature sensors (for R- or
have to be taken into account (see clause 5). A-value measurements) are thin thermocouples and
flat resistance thermometers. It is possible, for the
More detailed information on the structure of HFMs
conductance measurements, for one or several sen-
can be found in IS0 8301.
sors to be incorporated within one side of the HFM,
the side which will be in contact with the surface of
4.2 Temperature sensors
the element being measured.
Temperature sensors are transducers giving an elec-
Ambient temperature sensors (for U-value measure-
trical signal which is a monotonic function of its tem-
ments) shall be chosen according to the temperature
perature. A minimum of two temperature sensors are
to be measured. For example, if the U-value is defined
used, one on each side of the element under test.
by the ratio of density of heat flow rate to the air
temperature difference, air temperature sensors are
Good temperature sensors have an accuracy such
to be used. These sensors are shielded against solar
that temperature errors are small when compared
and thermal radiation and are ventilated. Other sen-
with the measured temperature difference across the
sors may measure the so-called sol-air temperature,
element. The effects of the heat flow going through
the comfort temperature etc. (see annex A).
the sensor and on other physical quantities, such as
Side adjacent to the air
.
Added gu7
Factory guard ring
Active part
acing
Measured element
Figure 1 - Section through a typical heat flowmeter showing the various parts (the vertical scale is
enlarged)
---------------------- Page: 9 ----------------------
IS0 9869: 1994(E) 0 IS0
The calibration shall be done at a minimum of two
5 Calibration procedure
temperatures (minimum and maximum limits). If there
is a significant difference between the two results, a
5.1 Calibration of the HFM
third point shall be measured at the average of the
two temperatures to test the linearity of the relation-
The HFM calibration factors (e.g. the density of heat
ship of the calibration factor to the temperature. If the
flow rate for a signal equal to one unit) may change
relationship is not linear, more temperatures shall be
with the temperature, the thermal conductivity of the
used in order to obtain the dependence of the cali-
material on which the HFM is installed, and the heat
bration factor on the temperature.
flow itself. Therefore, the calibration factor of a new
type of heat flowmeter shall be evaluated on various
The complete calibration shall be done with the HFM
materials through an absolute test method such as
placed on at least two materials (low and high thermal
the guarded hot plate apparatus (IS0 8302) or a heat
conductivity). If any dependence of the calibration
flowmeter apparatus (IS0 8301) on various materials,
factor to this parameter is found, more materials shall
at various temperatures, and heat flow rates. The
be used in order to get the complete relationship be-
HFM is placed, with its facings and a guard ring of
tween the thermal conductivity of the material and the
similar average resistance and same thickness, in the
calibration factor.
guarded hot plate apparatus, the side adjacent to the
NOTE 2 A partial calibration may be done if the HFM is
element being measured on a material of known
used only for a specific application. In this case, it may be
thermal conductivity and the other side, which will be
calibrated only on the material on which the HFM wiil be
in the air, against an insulating layer [thermal conduc-
installed and/or for the temperatures used.
tivity less than 0,04 W/(mmK)].
The HFM shall be tested for the following character-
The calibration procedure shall be such that the cali-
istics:
bration factor is known with an accuracy of + 2 % in
the conditions of use. The heat flow rates as well as
a) zero offset: if there is a nonzero output for zero
the temperatures and the thermal conductivities of
heat flow (HFM placed in a thermally homo-
the materials shall cover the range of values usually
geneous medium), this can be due to a bad elec-
encountered in practice.
trical connection, which shall be checked);
Since the HFM is not homogeneous over most of its
b) effect of stresses on the calibration factor. This
area, extreme care is required to calibrate it. Calibrat-
effect shall be negligible in the range of perpen-
ing the HFM between a material of known thermal
dicular and parallel stresses involved in the
conductivity and an insulating material defines pre-
measurements;
cisely the boundary conditions, which are, however,
not the boundary conditions encountered when using
c) effect of electromagnetic radiation (50 Hz to
the HFM in the measurements. If the HFM were cal-
60 Hz, radio waves). This effect shall be negligible
ibrated in a hot box apparatus, the boundary con-
in the range of electromagnetic fields encount-
ditions were similar to those encountered in practice,
ered in practice.
but not well defined. In this case, the corrections de-
scribed in 8.2 are different.
5.1.2 Calibration of a known type of HFM
5.1.1 Calibration of a new type of HFM
For an HFM whose effects mentioned above are well
A set of calibration curves or an equation shall be
known, the calibration factor shall be measured for
prepared (calibration factor versus mean temperature,
one heat flow, at a temperature close to its tempera-
thermal conductivity of the underlying material, and
ture in use and on a typical building material.
eventually the density of heat flow rate) for any new
type of heat flowmeter or any modified HFM (e.g. Every two years, or more frequently if required, the
new facing or new incorporated guard ring). calibration factor shall be verified by a measurement
at one temperature on one material. A drift of the
The calibration shall be done at three different densi-
calibration factor can be caused by material ageing or
ties of heat flow rate (e.g. 3 W/m*, 10 W/m* and
delamination. If the variation of the calibration factor
20 W/m*) in order to check the linearity of the re-
is more than 2 %, a complete calibration procedure
sponse of the HFM versus 4. If the relationship is not
shall be followed.
linear, more densities of heat flow rate shall be tested
and the precise function shall be taken into account In all cases a correction shall be applied to the
during the measurements. measurements where a change in the calibration fac-
4
---------------------- Page: 10 ----------------------
d
CQ IS0 IS0 9869: 1994(E)
tor of greater than k 2 % occurs over the range of shall not be under the direct influence of either a
operation. heating or a cooling device or under the draught of a
fan .
5.2 Temperature sensors
The outer surface of the element should be protected
from rain, snow and direct solar radiation. Artificial
The calibration procedure shall be such that the tem-
screening may be used for that purpose.
perature difference between a pair of sensors is de-
termined with an accuracy better than + 2 % and that
6.1.2 Installation of the HFM
the temperature can be measured with an accuracy
better than 0,5 K. If the temperature difference is ob-
The dimensions of the HFM are chosen according to
tained by subtracting two temperatures, the sensors
the structure of the element under test. For homo-
shall be calibrated to an accuracy of rfr 0,l K.
geneous elements, any reasonable dimensions can
The surface and air temperature sensors are cali-
be used, but some corrections may be necessary (see
brated for several temperatures in the relevant range clause 8). If an HFM is used to measure an element
10 OC to 50 “C) in a well-stirred medium
(generally - in which there is lateral heat flow, a check shall be
(e.g. water or air), in a well-insulated container, in done (e.g. by calculations) to verify that the output of
comparison with a reference thermometer having an the HFM is proportional to the average heat flow
accuracy better than 0,l K. Sensors manufactured to
through the element.
this accuracy may be used without calibration.
The HFM (with its surface temperature sensor if any)
Special procedures shall be used for the sensors
shall be mounted directly on the face of the element
measuring the environment temperatures, according
adjacent to the more stable temperature. The HFM
to the temperature to be measured.
shall be in direct thermal contact with the surface of
the element over the whole area of the sensor. A thin
The effects of stresses and of electromagnetic radi-
layer of thermal contact paste can be used for this
ation (solar and thermal radiation, 50 Hz to 60 Hz, ra-
purpose.
dio waves) at reasonable levels have to be examined
and eliminated if the changes are greater than the
A guard ring, made of a material which has similar
accuracy mentioned above.
thermal properties as the HFM and of the same
thickness, may be mounted around the HFM.
5.3 Measuring equipment
6.1.3 Temperature sensors
Where direct readout equipment is provided, ad-
equate provision shall be made for calibration of this
If the thermal resistance (or the conductance) is to be
equipment. Calibrated voltage sources and resist-
measured, surface temperature sensors shall be
ances can be used in place of the HFM and tempera-
used. If not incorporated in the HFM, the internal
ture sensors.
surface temperature sensor shall be mounted on the
internal surface either under or in the vicinity of the
HFM. The external surface temperature sensor shall
6 Measurements
be mounted on the external surface opposite the
HFM.
6.1 Installation of the apparatus
Both surface temperature sensors shall be mounted
6.1.1 Location of the measured area
so as to achieve good thermal contact between the
surface and both the sensor and 0,l m of lead wires.
The sensors (HFMs and thermometers) shall be
NOTE 4 For accurate results, it is recommended that the
mounted according to the purpose of the test. The
HFM and surface temperature sensors have the same col-
appropriate location(s) may be investigated by ther-
our and emissivity as their respective substrates. This is
mography (in accordance with IS0 6781). Sensors
particularly important for sensors exposed to sunlight.
shall be mounted in such a way so as to ensure a re-
sult which is representative of the whole element.
To measure the U-value or the total resistance, ambi-
ent temperature sensors shall be used. These sen-
NOTE 3 It can be appropriate to install several HFMs so
sors shall measure the temperature used in the
as to obtain a representative average.
definition of the U-value. They are chosen and in-
HFMs shall not be installed in the vicinity of thermal stalled accordingly at both sides of the element being
bridges, cracks or similar sources of error. Sensors measured (see annex A).
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IS0 9869: 1994(E)
The duration of the test can be greatly reduced if the
7.1 Average method
temperatures on both sides of the element, but par-
ticularly on the side where the HFM is installed, are
stable before and during the test.
This method assumes that the conductance or trans-
mittance can be obtained by dividing the mean den-
sity of heat flow rate by the mean temperature
6.2 Data acquisition
difference, the average being taken over a long
enough period of time. If the index j enumerates the
The electrical data from the HFM and the temperature
individual measurements, then an estimate of the re-
sensors shall be recorded continuously or at fixed in-
sistance is obtained by
tervals over a period of complete days. The maximum
n
time period between two records and the minimum
. . -
test duration depends on T
sej
T >
w
n
j=4
=
R . . .
(4
n
- the nature of the element (heavy, light, inside or
outside insulation);
?i
t:
j=l
- indoor and outdoor temperatures (average and
fluctuations, before and during measurement);
an estimate of the conductance,A, is obtained by
n
- the method used for analysis.
4i
c
The minimum test duration is 72 h (3 d) if the tem- A= n j=’
. . .
(5)
perature is stable around the HFM. Otherwise, this
e. -
T
w
duration may be more than 7 d. However, the actual C(
j=l
duration of test shall be determined by applying crite-
ria to values obtained during the course of the test.
and an estimate of the transmittance, U, is obtained
These values shall be obtained without interrupting
bY
the data acquisition process.
n
It is useful to record the data so that it can be used
%
c
for computer analysis. It is recommended that re-
u= n j=’
. . .
(6)
cordings are made at fixed time intervals which are
the average values of several measurements sampled
Tj - Tejl
C(
at shorter intervals. j=l
The recording interval depends on the method used
When the estimate is computed after each measure-
for analysis (see clause 7). It is typically 0,5 h to 1 h
ment, a convergence to an asymptotical value is ob-
for the average method and may be less for the dy-
served. This asymptotical value is close to the real
namic method.
value if the following conditions are met:
The sampling interval shall be shorter than half the
a) the heat content of the element is the same at the
smallest time constant of the sensors.
end and the beginning of the measurement (same
temperatures and same moisture distribution);
W the HFM is not exposed to direct solar radiation.
7 Analysis of the data
It should be noted that a false result can be ob-
tained when there is solar radiation on the exterior
Two methods may be used for analysis of the data in
surface. For R- or A-value measurements, the
accordance with this International Standard: the so-
emissivity of the surface temperature sensor will
called average method, which is simple, or the dy-
generally be different to that of the undisturbed
namic method, which is more sophisticated but which
surface, giving a false reading. The external ambi-
gives a quality criteria of the measurement and may
ent temperature in the U-value measurement
shorten the test duration for medium to heavy
generally takes no account of the solar flux to the
elements submitted to variable indoor and outdoor
exterior surface of the element;
temperatures.
c) the thermal conductance of the element is con-
The average method is described below and the dy-
namic method is described in annex B. stant during the test.
---------------------- Page: 12 ----------------------
43 IS0 IS0 9869: 1994(E)
7.2.1 Calculation of the thermal mass factors
If these conditions are not fulfilled, misleading results
can be obtained.
For light elements, which have a specific heat capac-
ity per unit area of less than 20 kJ/(m?K), it is re-
commended that the analysis is carned out only on The factors shall be obtained for a structure consisting
of N plane parallel layers, numbered from 1 to N with
data acquired at night (from 1 h after sunset until
layer 1 at the interior surface, for heat flux measured
sunrise), to avoid the effects of solar radiation. The
at the interior surface, as follows.
test may be stopped when the results after three
subsequent nights do not differ by more than + 5 %.
For each layer k, estimate its thermal resistance Rk in
Otherwise, it shall be continued.
square metres kelvin per watt (m2#K/W) (thickness
For heavier elements, which have a specific heat per
divi
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
9869
Première édition
1994-08-01
Isolation thermique - Éléments de
construction - Mesurage in situ de la
résistance thermique et du coefficient de
transmission thermique
Thermal insula tion - Building elements - In situ measurement of
thermal resistance and thermal transmittance
Numéro de rbférence
ISO 9869: 1994(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
Sommaire
Page
1
1 Domaine d’application . . . . . .*.
1
...............................................................
1.1 Limites d’application
....................... 1
1.2 Contenu de la présente Norme internationale
1
. . . . . . .*.
1.3 Qualifications du personnel
1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Réferences normatives
2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Termes, symboles et unités
2
4 Appareillage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
..............................................................
5 Procédure de calibrage
4
...........................................................
5.1 Calibrage du fluxmetre
5
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
5.2 Capteurs de température
5
..........................................................
5.3 Équipement de mesure
5
.................................................................................
6 Mesurages
5
...................................................
6.1 Installation de l’appareillage
6
........................................................
6.2 Acquisition des données
6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 Analyse des données
6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .**.
7.1 Méthode de la moyenne
7
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2 Effets de l’inertie thermique
. . . . . . .*. 9
7.3 Comparaison des résultats calcules et mesures
9
. . . . . . . . . . . . . . .*.
8 Corrections des erreurs d’opération
........ 9
8.1 Corrections pour la résistance thermique du fluxmètre
.................. 10
8.2 Correction pour la dimension finie du fluxmetre
11
..................................................................................
9 Précision
12
......................................................................
10 Rapport d’essai
Q 60 1994
Droits de reproduction reserves. Sauf prescription differente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisee sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
céde, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
ecrit de I’editeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Geneve 20 l Suisse
Imprime en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
Q ISO BO 9869: 1994(F)
Annexes
Coefficient de transfert superficiel et mesurage du coefficient de
transmission thermique . 13
.............................................. 16
MAthode d’analyse dynamique
.................................... 20
Examen de la structure de l%l&ment
21
Perturbations causees par le fluxmbtre .
Effets de l’inertie thermique . 25
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
Q ISO
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une federation
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comites membres de
I’ISO). L’elaboration des Normes internationales est en général confiee aux
comites techniques de I’ISO. Chaque comité membre interessé par une
etude a le droit de faire partie du comite technique cree à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptes par les comités techniques
sont soumis aux comites membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mites membres votants.
La Norme internationale ISO 9869 a ete elaboree par le comité technique
lSO/TC 163, Isolation thermique, sous-comite SC 1, Mbthodes d’essais
et de mesurage.
Les annexes A, B et C font partie intégrante de la présente Norme inter-
nationale. Les annexes D et E sont donnees uniquement à titre d’infor-
mation.
---------------------- Page: 4 ----------------------
Q ISO
Le coefficient de transmission thermique (U) est défini, dans
I’ISO 7345:1987, comme le «quotient du flux thermique par unit6 de sur-
face, en régime stationnaire, par la difference de température entre les
milieux situes de part et d’autre d’un systéme».
En principe, le coefficient de transmission thermique (U) peut Qtre obtenu
en mesurant la densite de flux thermique au travers d’un element au
moyen d’un fluxmétre ou d’un calorimetre, en meme temps que les tem-
pératures des deux côtes de l’AIement place en régime stationnaire.
Toutefois, cette methode simple n’est pas possible en pratique, où le re-
gime stationnaire n’est pratiquement jamais realise. II y a toutefois plu-
sieurs manieres de pallier à cette difficulté:
a) imposer le regime stationnaire au moyen de deux boîtes, une chaude
et une froide. Cette methode est courante en laboratoire (ISO 8990)
mais n’est pas pratique sur le terrain.
b) admettre que les valeurs moyennes de la densite de flux thermique
et des températures prises sur une durée suffisante donnent une
bonne estimation du régime stationnaire. Cette méthode est justifiée
1) les proprietes thermiques des materiaux et les coefficients de
transfert thermique surfaciques sont constants dans la gamme
des températures observees pendant la mesure;
2) la variation de la quantite de chaleur accumulée dans Mement est
negligeable en comparaison de la quantité de chaleur ayant tra-
verse Mement.
Cette methode est largement utilisée, mais peut demander de longues
périodes de mesurage et donner des resultats errones dans certains
cas.
c) utiliser une theorie dynamique tenant compte des fluctuations de la
densite de flux thermique et des températures pour l’analyse des
donnees.
NOTE 1 Les températures des milieux adjacents à l’élément, mentionnees dans
la definition du coefficient de transmission thermique, ne sont pas definies préci-
sément dans I’ISO 7345. Leur définition exacte dépend de l’utilisation subsé-
quente du coefficient de transmission thermique et peut être différente dans des
pays differents (voir annexe A).
---------------------- Page: 5 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 6 ----------------------
NORME INTERNATIONALE 0 ISO ISO 9869:1994(F)
Isolation thermique - Éléments de construction -
Mesurage in situ de la résistance thermique et du
coefficient de transmission thermique
1.2 Contenu de la présente Norme
1 Domaine d’application
internationale
La présente Norme internationale décrit I’instrumen-
tation, la procédure de calibrage des instruments, les
1 .l Limites d’application
procédures d’installation et de mesurage, l’analyse
des données, y compris la correction des erreurs
La présente Norme internationale prescrit la methode
systématiques et le protocole de mesure.
fluxmétrique pour le mesurage des propriétés de
transfert thermique de composants de bâtiment
plans, formes essentiellement de couches de mate-
1.3 Qualifications du personnel
riaux opaques perpendiculaires au flux de chaleur et
ne présentant pas de flux thermique lateral.
La methode de mesurage fluxmétrique demande un
personnel ayant une expérience et des connaissances
Elle n’est pas prévue en tant que methode de haute
particulières dans les domaines de la technique et la
précision pouvant remplacer les instruments de labo-
physique des bâtiments, ainsi qu’en techniques de
ratoires tels que calorimétre, boîtes chaudes.
mesurage.
Les propriétés mesurables sont
2 Références normatives
a) la résistance thermique, R, et la conductance
thermique, A, de surface à surface;
Les normes suivantes contiennent des dispositions
b) la resistance thermique totale, RT, et le coefficient qui, par suite de la reference qui en est faite, consti-
de transmission thermique, U, d’environnement à tuent des dispositions valables pour la présente
environnement si les températures ambiantes des
Norme internationale. Au moment de la publication,
deux milieux sont bien definies. les editions indiquées étaient en vigueur. Toute
norme est sujette à revision et les parties prenantes
La méthode de mesurage fluxmétrique convient
des accords fondes sur la presente Norme internatio-
également pour des composants constitues de cou-
nale sont invitees à rechercher la possibilité d’appli-
ches quasi-homogénes perpendiculaires au flux de
quer les editions les plus recentes des normes
chaleur, pour autant que les dimensions d’une quel-
indiquées ci-aprés. Les membres de la CEI et de I’ISO
conque non-homogénéité, à proximité immediate du
possèdent le registre des Normes internationales en
fluxmètre, soit beaucoup plus petites que la dimen-
vigueur à un moment donne.
sion latérale de ce dernier et qu’elles ne soient pas
un pont thermique pouvant être detecté par
ISO 6781: 1983, Isolation thermique - 06tection
‘thermographie infrarouge (voir 6.1 .l). Pour les autres
qualitia tive d ‘irrégularit& thermiques dans des enve-
composants, une transmittance thermique moyenne
loppes de bâtiments - M&hode infrarouge.
peut être obtenue en utilisant un calorimètre ou en
effectuant la moyenne sur des mesurages de plu- ISO 6946-l : 1986, Isolation thermique - Régies de
sieurs fluxmetres. calcul - Partie 1: Propriétés thermiques des compo-
1
---------------------- Page: 7 ----------------------
sants et élemen ts bâtiment en régime
densité d’un materiau
EWm31
stationnaire.
épaisseur d’une couche
Cm1
ISO 7345: 1987, Isolation thermique - Grandeurs
chaleur spécifique
CJ/(wqI
physiques et définitions.
capacité thermique d’une
couche: C = pcd
[J/(m*X)]
ISO 830 1: 1991, Isolation thermique - Détermination
facteurs de correction
de la resistance thermique et des propriétés
calcules par l’équation (8)
connexes en régime stationnaire - Methode
pour tenir compte de la
fluxmétrique.
chaleur accumulée
[J/(m*X)]
ISO 8302: 1991, Isolation thermique - Détermination
e erreur opérationnelle
de la resistance thermique et des propriétés
(d’un fluxmètre installé):
connexes en régime stationnaire - Methode de la
erreur relative entre le
plaque chaude gardée.
flux de chaleur mesure [sans
et theorique dimension]
ISO 8990: -l), Isolation thermique - De termina tion
des propriétés de transmission thermique en régime
En régime stationnaire, les propriétés thermiques des
stationnaire - Méthodes a la boÎte chaude gardée et
élements ont les definitions suivantes:
calibrée.
R est la résistance thermique d’un élément, de sur-
face à surface et est donnee par
Tsi - Tse 1
= =-
R . . .
(1)
4 A
3 Termes, symboles et unités
où A est la conductance thermique de Mement de
Les termes, les symboles et les unités utilises sont
construction, de surface a surface.
conformes à I’ISO 7345. Les termes les plus utilises
U est le coefficient de transmission thermique de
dans la présente Norme internationale sont rappelés
l’élément, d’environnement à environnement et est
ci-dessous. L’ISO 7345 doit être consultee si on de-
donne par
sire une description plus detaillée.
0 flux thermique
CWI
A surface
Cm21
où RT est la résistance thermique totale, qui est don-
densite de flux thermique =
4
nec par
[W/m*]
#IA
T température ambiante inte- RT = Rsi + R + Rse . . .
(3)
i
rieure [OC ou K]
où Rsi et Rse sont les résistances thermiques superfi-
T température ambiante exté-
0
cielles, respectivement interne et externe.
rieure [OC ou K]
T température de surface inté- R et RT s’expriment en metres carres kelvin par watt
si
rieure de l’elément [“C ou K]
(mU/W); U et A s’expriment en watts par metre
carre kelvin [W/(m2.K)].
T s8 température de surface ex-
terieure
C”C ou K]
4 Appareillage
Les températures ambiantes doivent correspondre à
celles utilisees dans la definition adoptée pour le co-
4.1 Fluxmètre
efficient de transmission thermique (voir annexe A).
Le fluxmetre est un transducteur donnant un signal
Les symboles spéciaux suivants sont utilises dans les
électrique qui est fonction directe du flux thermique
articles 7 et 8 : qui le traverse.
1) A publier.
2
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 9869: 1994(F)
Côté adjacent à l’air
Anneau de garde additionnel -
7
Anneau de garde d’usine
Partie active
7
L- Protection
Ëlément mesuré
Figure 1 - Coupe d’un fluxmhtre typique montrant ses diverses parties (l’échelle verticale est agrandie)
La plupart des fluxmetres sont construits d’une mince 4.2 Capteurs de temperature
plaque thermiquement resistante comportant des
capteurs de température arranges de façon que le si- Ces capteurs sont des transducteurs donnant un si-
gnal électrique donne par ces capteurs soit direc- gnal électrique qui est fonction monotone de leur
tement lie au flux thermique traversant la plaque (voir
temperature. La mesure necessite au moins deux
figure 1). Le fluxmétre peut être recouvert de couches capteurs de température, un de chaque côte de I%le-
de protection. Des plaques ou des feuilles conductri- ment mesure.
ces métalliques sont parfois utilisees pour ameliorer
ou simplifier les mesures, mais elles doivent être pla- Les bons capteurs de temperature ont une précision
telle que l’erreur sur la difference de température en-
cees de manière à ne pas rendre les resultats dépen-
dants des propriétés thermiques de l’element mesure tre les deux faces de I’element est faible en compa-
(voir annexe D). La surface de la partie active du raison de cette difference de température. Les effets
fluxmètre est souvent plus petite que la surface totale du flux thermique traversant les capteurs ou d’autres
du fluxmetre. grandeurs physiques, telles que des contraintes me-
caniques, le rayonnement électromagnétique, etc.
Les propriétés essentielles d’un fluxmetre sont qu’il
doivent être pris en compte (voir article 5).
doit avoir une faible resistance thermique pour mini-
miser la perturbation causee par le fluxmétre et une Des thermocouples fins ou des thermométres à re-
sensibilite propre à donner un signal permettant la sistance plats conviennent comme capteurs de tem-
mesure des plus petits flux thermiques envisagea- pérature de surface (pour le mesurage de resistances
bles. Ce signal doit être une fonction monotone de la ou de conductances). II est possible, pour ce type de
densite de flux thermique. Les variations de ce signal mesurages, d’incorporer un ou plusieurs capteurs à
avec la conductivité thermique du matériau sous-
l’une des faces du fluxmétre, la face qui sera en
jacent, la température du fluxmètre ou d’autres gran- contact avec la surface de l’element mesure.
deurs physiques, telles les contraintes mécaniques, le
rayonnement électromagnétique, etc. doivent être Les capteurs de température ambiante (pour le me-
prises en compte (voir article 5). surage du coefficient de transmission thermique) doi-
vent être choisis en fonction de la température à
Des informations plus detaillees sur la structure des
mesurer. Par exemple, si le coefficient de transmis-
fluxmetres se trouvent dans NS0 8301. sion thermique est défini par le quotient de la densité
3
---------------------- Page: 9 ----------------------
0 ISO
ISO 9869: 1994(F)
de flux thermique à la difference de temperature de 51.1 Calibrage de fluxmhtres de type nouveau
l’air, des capteurs de température d’air seront choisis.
Ces capteurs comportent des écrans thermiques Un ensemble de courbes de calibrage ou une équa-
contre le rayonnement du soleil ou d’autres sources
tion doit être présenté (facteur de calibrage en fonc-
de chaleur et sont ventiles. D’autres capteurs peuvent
tion de la température moyenne, de la conductivite
mesurer la température sol-air, la température de
thermique du matériau sous-jacent et, éven-
confort, etc. (voir annexe A).
tuellement, de la densité de flux thermique) pour tout
nouveau type de fluxmetre ou pour tout fluxmetre
modifie (par exemple, nouvelle feuille de protection
ou nouvel anneau de garde fixe).
5 Procédure de calibrage
Le calibrage doit être effectue à trois densités de flux
thermique differentes (par exemple, 3 W/m*,
10 W/m* et 20 W/m*), de maniere à verifier la Iinéarite
de la réponse du fluxmetre en fonction de q. Si la re-
5.1 Calibrage du fluxmètre
lation n’est pas linéaire, d’autres densités de flux
thermique supplémentaires doivent être utilisees et la
Le facteur de calibrage du fluxmetre (a savoir, la den-
fonction exacte doit être prise en compte pour les
site de flux thermique pour un signal unité) peut
mesurages.
changer en fonction de la température, de la conduc-
tivite thermique du materiau sur lequel le fluxmétre
Le calibrage doit être effectue à un minimum de deux
est place et du flux thermique lui-même. De ce fait,
températures (limites minimum et maximum). Si les
le facteur de calibrage d’un nouveau type de
deux resultats presentent une difference significative,
fluxmetre doit être evalue au moyen d’une methode
un troisiéme point doit être mesure à température
de mesurage absolue telle que la méthode de la pla-
moyenne pour vérifier la linearite de la relation entre
que chaude gardée (ISO 8302) ou d’un fluxmetre
le facteur de calibration et la température. Si cette
(ISO 8301) sur divers matériaux, à diverses tempera-
relation n’est pas linéaire, d’autres températures doi-
tures et densites de flux thermique. Le fluxmètre est
vent être appliquées de façon à obtenir la dépendance
placé, avec sa protection et entoure d’un anneau de
du facteur de calibrage en fonction de la température.
garde de resistance thermique moyenne similaire et
de même épaisseur, dans l’appareil à plaque chaude
La procédure complète de calibrage doit être effec-
gardée. Le côte du fluxmetre qui sera adjacent à
tuee avec le fluxmetre place sur au moins deux ma-
Mement à mesurer est pose contre un materiau de
teriaux (un isolant et un conducteur thermique). Si le
conductivite thermique connue et l’autre côte, qui
facteur de calibrage montre une dépendance quel-
sera dans l’air, est recouvert d’une couche de mate-
conque en fonction de ce paramètre, d’autres mate-
riau isolant (conductivité thermique inférieure à
riaux doivent être utilises de manière a obtenir la
0,04 W/m*K).
fonction compléte entre le facteur de calibrage et la
conductivité thermique du materiau sous-jacent.
La procédure de calibrage doit être telle que le facteur
de calibrage soit connu avec une précision de & 2 %
NOTE 2 Une procédure de calibrage partielle peut être
dans les conditions usuelles d’emploi. Les densités
suivie si le fluxmètre est utilisé seulement pour une appli-
de flux thermique ainsi que les gammes de tempéra-
cation spécifique. Dans ce cas, il peut être calibré seu-
tures et de conductivites thermiques des matériaux lement sur le matériau sur lequel il sera installé et/ou
seulement pour la température prévue.
doivent couvrir les valeurs couramment rencontrees
en pratique.
Le fluxmètre doit être teste pour les caractéristiques
Étant donne que le fluxmètre n’est pas homogène sur
suivantes:
une grande partie de sa surface active, un soin ex-
trême doit être apporte à son calibrage. Calibrer le
a) zero: un signal non nul pour un flux thermique nul
fluxmetre entre un materiau de conductivite thermi-
(fluxmètre place dans un milieu isotherme) peut
que connue et un matériau isolant définit avec preci-
être dû à une mauvaise connexion électrique, et
sion les conditions limites qui, cependant, ne sont pas
doit être éliminé;
les conditions limites rencontrees avec le fluxmetre
b) les effets des contraintes mécaniques sur le fac-
lors de mesurages. Si le fluxmètre était calibre par la
methode de la boîte chaude, les conditions limites teur de calibrage. Ces effets doivent être négli-
seraient semblables à celles rencontrees dans la pra- geables dans la gamme des contraintes paralléles
tique, mais pas bien définies. Dans ce cas, les cor- et perpendiculaires possibles pendant les mesu-
rections decrites en 8.2 sont differentes. rages;
4
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0 ISO
ISO 9869:1994( F)
c) les effets du rayonnement électromagnétique
5.3 Équipement de mesure
(50 Hz à 60 Hz, radio). Ces effets doivent être
négligeables dans la gamme des champs electro- L’équipement de lecture des signaux donnes par les
magnetiques observes en pratique.
capteurs de mesure doit être, lui aussi, calibre. Dans
ce but, des etalons de tension et de resistance rem-
placent les fluxmétres et les capteurs de température.
5.1.2 Calibrage d’un fluxmhtre de type connu
Si les effets mentionnes ci-dessus sont bien connus
6 Mesurages
pour le fluxmétre à calibrer, le facteur de calibrage
sera mesure pour un flux thermique, à une tempéra-
ture proche de sa température d’usage et sur un ma-
6.1 Installation de l’appareillage
tériau de construction courant.
Tous les deux ans, ou plus fréquemment si neces- 6.1.1 Localisation de la zone mesurbe
saire, le facteur de calibrage doit être verifié par un
mesurage à une température sur un materiau. Le Les capteurs (fluxmetres et thermomètres) doivent
vieillissement des materiaux du fluxmétre ou la dela- être installes en fonction du but de la mesure. L’(les)
emplacement(s) approprié(s) peut(peuvent) être
mination des couches peut causer une dérive du fac-
identifie(s) par thermographie (conformément a
teur de calibrage. Si la variation relative du facteur de
calibrage est supérieure à 2 %, une procédure de ca- I’ISO 6781). Les capteurs seront installes de telle
librage complete doit être suivie. sorte qu’un résultat représentatif de l’element dans
son ensemble puisse être garanti.
Dans tous les cas, une correction doit être appliquée
aux résultats des mesures lorsque le facteur de cali- NOTE 3 II peut @tre utile d’installer plusieurs fluxmhtres
de manihe & obtenir une moyenne représentative.
brage varie de plus de zf- 2 % dans le domaine des
conditions d’emploi du fluxmètre.
Les fluxmetres ne doivent pas être installes à proxi-
mite de ponts thermiques, de fissures ou autres
5.2 Capteurs de température
sources semblables d’erreurs. Les fluxmétres ne doi-
vent pas se trouver sous l’influence directe d’une
La procédure de calibrage doit être telle que la diffé-
source de chaleur ou d’un circuit de refroidissement
rence de température entre une paire de capteurs soit
ou du flux d’air d’un ventilateur.
déterminée avec une précision meilleure que & 2 %
et que la température puisse être mesuree avec une
II conviendrait de protéger la surface extérieure de
précision meilleure que 0,5 K. Si la difference de
l’elément de la pluie, de la neige et du rayonnement
température est obtenue par soustraction de deux
solaire direct. A cette fin, un ecran artificiel peut être
températures, les capteurs doivent être calibres à une
utilise.
précision de & 0,l K.
6.1.2 Installation du fluxmbtre
Les capteurs de température de surface et d’air se-
ront calibres pour plusieurs températures dans une
Les dimensions du fluxmetre sont choisies en fonc-
gamme convenable (pratiquement de - 10 OC à
tion de la structure de l’element mesure. Pour des
50 OC) dans un fluide bien brasse (par exemple, eau
elements homogenes, n’importe quelle dimension
ou air) contenu dans une enceinte bien isolée, par
raisonnable convient, mais des corrections peuvent
comparaison avec un thermometre de reférence dont
s’averer necessaires (voir article 8). Si le fluxmètre
la précision soit meilleure que 0,l K. Les capteurs
est applique sur un element qui présente des flux de
manufactures pour lesquels cette précision est ga-
chaleur latéraux, il convient de verifier (par exemple
rantie peuvent être utilises sans calibrage.
par le calcul), que le signal du fluxmetre est propor-
Une procédure spéciale doit être suivie pour les cap-
tionnel au flux thermique moyen traversant l’elément.
teurs mesurant la température ambiante, procédure
Le fluxmetre (avec ses éventuels capteurs de tempé-
adaptée à la température à mesurer.
rature de surface) est installe directement sur la face
Les effets des contraintes mécaniques et des ra-
de l’élément adjacent à la température la plus stable.
diations électromagnétiques (rayonnements solaire et
Le fluxmetre doit être en contact thermique direct
thermique, 50 Hz à 60 Hz, ondes radio) d’intensités
avec la surface de I’élement par l’intermédiaire de la
raisonnables doivent être examines et elimines si
totalité de la surface du capteur. A cette fin, une fine
l’amplitude des perturbations dépasse les niveaux de couche de pâte de contact thermique peut être utili-
precision mentionnes ci-dessus. de.
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0 ISO
ISO 9869: 1994(F)
Un anneau de garde, fait en un materiau ayant des duree peut exceder 7 jours dans le cas contraire.
propriétés thermiques semblables à celles du
Toutefois, la durée de mesure peut être déterminée
fluxmetre et de même épaisseur, peut être installe en appliquant divers critéres aux valeurs obtenues
autour du fluxmetre. pendant l’expérience. Ces resultats intermediaires
doivent être obtenus sans interrompre l’acquisition
des données.
6.1.3 Capteurs de temperature
II est utile d’enregistrer les donnees de maniére a
Des capteurs de température de surface sont utilises
pouvoir les introduire dans un ordinateur pour I’ana-
pour mesurer la resistance (ou la conductance) ther-
lyse. II est recommande d’enregistrer à intervalles
mique. Si le capteur de température de surface inte-
fixes les valeurs moyennes de plusieurs mesures
rieur n’est pas incorpore au fluxmétre, il est placé sur
echantillonnees à intervalles plus brefs.
la surface intérieure, soit sous le fluxmétre soit dans
son voisinage immédiat. Le capteur de température
L’intervalle entre enregistrements dépend de la mé-
de surface exterieur est monte sur la surface exte-
thode utilisée pour l’analyse (voir article 7). II est gé-
rieure en face du fluxmetre.
neralement compris entre 0,5 h et 1 h pour la
methode des moyennes, mais peut être plus bref si
Les deux capteurs de température de surface sont
on désire utiliser la méthode dynamique.
montes de maniere à assurer un bon contact thermi-
que entre la surface et le capteur, y compris 0,l m
L’intervalle d’échantillonnage doit être plus court que
de fils de connexion.
la moitié de la constante de temps la plus faible des
capteurs.
Pour obtenir des résultats prhis, il est recom-
NOTE 4
mandé que le fluxmétre et les capteurs de température de
surface aient la même couleur et la même émissivité que
7 Analyse des données
leur environnement immédiat. Ceci est particulièrement
important si les capteurs sont exposés au rayonnement so-
laire. Deux méthodes peuvent être utilisees pour l’analyse
des donnees en accord avec la présente Norme
Pour mesurer la valeur U ou la resistance totale, on
internationale. II s’agit de la méthode dite de la
installe des capteurs de température ambiante. Ces moyenne, qui est simple, et de la méthode dynami-
capteurs doivent mesurer la température utilisée dans que, qui est plus complexe mais qui donne un critére
la définition de la valeur U. Ils sont choisis dans ce but
de qualité de la mesure effectuee et qui peut rac-
et installes de maniere appropriée des deux côtes de
courcir considerablement la duree de la mesure pour
I’element mesure (voir annexe A).
des éléments lourds soumis à des temperatures in-
terieures et exterieures variables.
La duree de mesure peut être fortement reduite si les
températures des deux côtes de l’élément, mais
La méthode de la moyenne est décrite ci-dessous,
spécialement du côte où le fluxmétre est installe, sont
alors que la methode dynamique est donnee en an-
stables avant et pendant la mesure.
nexe B.
6.2 Acquisition des données
7.1 Méthode de la moyenne
Les signaux électriques provenant des fluxmétres et
Cette méthode suppose que la conductance ou le
des capteurs de température doivent être enregistres
coefficient de conduction thermique peuvent être ob-
en continu ou à intervalles fixes pendant une duree
tenus en divisant la densite de flux thermique moyen
comprenant plusieurs jours entiers. L’intervalle maxi-
par la difference de température moyenne, la
mum entre les enregistrements et la duree minimum
moyenne etant prise sur une durée suffisamment
d’enregistrement dépendent de plusieurs facteurs:
grande. Si l’indice j denombre les mesures prises à
chaque enregistrement, un estimateur de la resis-
- de la nature de l’elément (construction Iégére ou
tance est alors obtenu par
lourde, isolation interieure ou extérieure);
n
- des températures interieure e
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
9869
Première édition
1994-08-01
Isolation thermique - Éléments de
construction - Mesurage in situ de la
résistance thermique et du coefficient de
transmission thermique
Thermal insula tion - Building elements - In situ measurement of
thermal resistance and thermal transmittance
Numéro de rbférence
ISO 9869: 1994(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
Sommaire
Page
1
1 Domaine d’application . . . . . .*.
1
...............................................................
1.1 Limites d’application
....................... 1
1.2 Contenu de la présente Norme internationale
1
. . . . . . .*.
1.3 Qualifications du personnel
1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Réferences normatives
2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Termes, symboles et unités
2
4 Appareillage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
..............................................................
5 Procédure de calibrage
4
...........................................................
5.1 Calibrage du fluxmetre
5
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
5.2 Capteurs de température
5
..........................................................
5.3 Équipement de mesure
5
.................................................................................
6 Mesurages
5
...................................................
6.1 Installation de l’appareillage
6
........................................................
6.2 Acquisition des données
6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 Analyse des données
6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .**.
7.1 Méthode de la moyenne
7
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2 Effets de l’inertie thermique
. . . . . . .*. 9
7.3 Comparaison des résultats calcules et mesures
9
. . . . . . . . . . . . . . .*.
8 Corrections des erreurs d’opération
........ 9
8.1 Corrections pour la résistance thermique du fluxmètre
.................. 10
8.2 Correction pour la dimension finie du fluxmetre
11
..................................................................................
9 Précision
12
......................................................................
10 Rapport d’essai
Q 60 1994
Droits de reproduction reserves. Sauf prescription differente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisee sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
céde, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
ecrit de I’editeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Geneve 20 l Suisse
Imprime en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
Q ISO BO 9869: 1994(F)
Annexes
Coefficient de transfert superficiel et mesurage du coefficient de
transmission thermique . 13
.............................................. 16
MAthode d’analyse dynamique
.................................... 20
Examen de la structure de l%l&ment
21
Perturbations causees par le fluxmbtre .
Effets de l’inertie thermique . 25
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
Q ISO
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une federation
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comites membres de
I’ISO). L’elaboration des Normes internationales est en général confiee aux
comites techniques de I’ISO. Chaque comité membre interessé par une
etude a le droit de faire partie du comite technique cree à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptes par les comités techniques
sont soumis aux comites membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mites membres votants.
La Norme internationale ISO 9869 a ete elaboree par le comité technique
lSO/TC 163, Isolation thermique, sous-comite SC 1, Mbthodes d’essais
et de mesurage.
Les annexes A, B et C font partie intégrante de la présente Norme inter-
nationale. Les annexes D et E sont donnees uniquement à titre d’infor-
mation.
---------------------- Page: 4 ----------------------
Q ISO
Le coefficient de transmission thermique (U) est défini, dans
I’ISO 7345:1987, comme le «quotient du flux thermique par unit6 de sur-
face, en régime stationnaire, par la difference de température entre les
milieux situes de part et d’autre d’un systéme».
En principe, le coefficient de transmission thermique (U) peut Qtre obtenu
en mesurant la densite de flux thermique au travers d’un element au
moyen d’un fluxmétre ou d’un calorimetre, en meme temps que les tem-
pératures des deux côtes de l’AIement place en régime stationnaire.
Toutefois, cette methode simple n’est pas possible en pratique, où le re-
gime stationnaire n’est pratiquement jamais realise. II y a toutefois plu-
sieurs manieres de pallier à cette difficulté:
a) imposer le regime stationnaire au moyen de deux boîtes, une chaude
et une froide. Cette methode est courante en laboratoire (ISO 8990)
mais n’est pas pratique sur le terrain.
b) admettre que les valeurs moyennes de la densite de flux thermique
et des températures prises sur une durée suffisante donnent une
bonne estimation du régime stationnaire. Cette méthode est justifiée
1) les proprietes thermiques des materiaux et les coefficients de
transfert thermique surfaciques sont constants dans la gamme
des températures observees pendant la mesure;
2) la variation de la quantite de chaleur accumulée dans Mement est
negligeable en comparaison de la quantité de chaleur ayant tra-
verse Mement.
Cette methode est largement utilisée, mais peut demander de longues
périodes de mesurage et donner des resultats errones dans certains
cas.
c) utiliser une theorie dynamique tenant compte des fluctuations de la
densite de flux thermique et des températures pour l’analyse des
donnees.
NOTE 1 Les températures des milieux adjacents à l’élément, mentionnees dans
la definition du coefficient de transmission thermique, ne sont pas definies préci-
sément dans I’ISO 7345. Leur définition exacte dépend de l’utilisation subsé-
quente du coefficient de transmission thermique et peut être différente dans des
pays differents (voir annexe A).
---------------------- Page: 5 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 6 ----------------------
NORME INTERNATIONALE 0 ISO ISO 9869:1994(F)
Isolation thermique - Éléments de construction -
Mesurage in situ de la résistance thermique et du
coefficient de transmission thermique
1.2 Contenu de la présente Norme
1 Domaine d’application
internationale
La présente Norme internationale décrit I’instrumen-
tation, la procédure de calibrage des instruments, les
1 .l Limites d’application
procédures d’installation et de mesurage, l’analyse
des données, y compris la correction des erreurs
La présente Norme internationale prescrit la methode
systématiques et le protocole de mesure.
fluxmétrique pour le mesurage des propriétés de
transfert thermique de composants de bâtiment
plans, formes essentiellement de couches de mate-
1.3 Qualifications du personnel
riaux opaques perpendiculaires au flux de chaleur et
ne présentant pas de flux thermique lateral.
La methode de mesurage fluxmétrique demande un
personnel ayant une expérience et des connaissances
Elle n’est pas prévue en tant que methode de haute
particulières dans les domaines de la technique et la
précision pouvant remplacer les instruments de labo-
physique des bâtiments, ainsi qu’en techniques de
ratoires tels que calorimétre, boîtes chaudes.
mesurage.
Les propriétés mesurables sont
2 Références normatives
a) la résistance thermique, R, et la conductance
thermique, A, de surface à surface;
Les normes suivantes contiennent des dispositions
b) la resistance thermique totale, RT, et le coefficient qui, par suite de la reference qui en est faite, consti-
de transmission thermique, U, d’environnement à tuent des dispositions valables pour la présente
environnement si les températures ambiantes des
Norme internationale. Au moment de la publication,
deux milieux sont bien definies. les editions indiquées étaient en vigueur. Toute
norme est sujette à revision et les parties prenantes
La méthode de mesurage fluxmétrique convient
des accords fondes sur la presente Norme internatio-
également pour des composants constitues de cou-
nale sont invitees à rechercher la possibilité d’appli-
ches quasi-homogénes perpendiculaires au flux de
quer les editions les plus recentes des normes
chaleur, pour autant que les dimensions d’une quel-
indiquées ci-aprés. Les membres de la CEI et de I’ISO
conque non-homogénéité, à proximité immediate du
possèdent le registre des Normes internationales en
fluxmètre, soit beaucoup plus petites que la dimen-
vigueur à un moment donne.
sion latérale de ce dernier et qu’elles ne soient pas
un pont thermique pouvant être detecté par
ISO 6781: 1983, Isolation thermique - 06tection
‘thermographie infrarouge (voir 6.1 .l). Pour les autres
qualitia tive d ‘irrégularit& thermiques dans des enve-
composants, une transmittance thermique moyenne
loppes de bâtiments - M&hode infrarouge.
peut être obtenue en utilisant un calorimètre ou en
effectuant la moyenne sur des mesurages de plu- ISO 6946-l : 1986, Isolation thermique - Régies de
sieurs fluxmetres. calcul - Partie 1: Propriétés thermiques des compo-
1
---------------------- Page: 7 ----------------------
sants et élemen ts bâtiment en régime
densité d’un materiau
EWm31
stationnaire.
épaisseur d’une couche
Cm1
ISO 7345: 1987, Isolation thermique - Grandeurs
chaleur spécifique
CJ/(wqI
physiques et définitions.
capacité thermique d’une
couche: C = pcd
[J/(m*X)]
ISO 830 1: 1991, Isolation thermique - Détermination
facteurs de correction
de la resistance thermique et des propriétés
calcules par l’équation (8)
connexes en régime stationnaire - Methode
pour tenir compte de la
fluxmétrique.
chaleur accumulée
[J/(m*X)]
ISO 8302: 1991, Isolation thermique - Détermination
e erreur opérationnelle
de la resistance thermique et des propriétés
(d’un fluxmètre installé):
connexes en régime stationnaire - Methode de la
erreur relative entre le
plaque chaude gardée.
flux de chaleur mesure [sans
et theorique dimension]
ISO 8990: -l), Isolation thermique - De termina tion
des propriétés de transmission thermique en régime
En régime stationnaire, les propriétés thermiques des
stationnaire - Méthodes a la boÎte chaude gardée et
élements ont les definitions suivantes:
calibrée.
R est la résistance thermique d’un élément, de sur-
face à surface et est donnee par
Tsi - Tse 1
= =-
R . . .
(1)
4 A
3 Termes, symboles et unités
où A est la conductance thermique de Mement de
Les termes, les symboles et les unités utilises sont
construction, de surface a surface.
conformes à I’ISO 7345. Les termes les plus utilises
U est le coefficient de transmission thermique de
dans la présente Norme internationale sont rappelés
l’élément, d’environnement à environnement et est
ci-dessous. L’ISO 7345 doit être consultee si on de-
donne par
sire une description plus detaillée.
0 flux thermique
CWI
A surface
Cm21
où RT est la résistance thermique totale, qui est don-
densite de flux thermique =
4
nec par
[W/m*]
#IA
T température ambiante inte- RT = Rsi + R + Rse . . .
(3)
i
rieure [OC ou K]
où Rsi et Rse sont les résistances thermiques superfi-
T température ambiante exté-
0
cielles, respectivement interne et externe.
rieure [OC ou K]
T température de surface inté- R et RT s’expriment en metres carres kelvin par watt
si
rieure de l’elément [“C ou K]
(mU/W); U et A s’expriment en watts par metre
carre kelvin [W/(m2.K)].
T s8 température de surface ex-
terieure
C”C ou K]
4 Appareillage
Les températures ambiantes doivent correspondre à
celles utilisees dans la definition adoptée pour le co-
4.1 Fluxmètre
efficient de transmission thermique (voir annexe A).
Le fluxmetre est un transducteur donnant un signal
Les symboles spéciaux suivants sont utilises dans les
électrique qui est fonction directe du flux thermique
articles 7 et 8 : qui le traverse.
1) A publier.
2
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 9869: 1994(F)
Côté adjacent à l’air
Anneau de garde additionnel -
7
Anneau de garde d’usine
Partie active
7
L- Protection
Ëlément mesuré
Figure 1 - Coupe d’un fluxmhtre typique montrant ses diverses parties (l’échelle verticale est agrandie)
La plupart des fluxmetres sont construits d’une mince 4.2 Capteurs de temperature
plaque thermiquement resistante comportant des
capteurs de température arranges de façon que le si- Ces capteurs sont des transducteurs donnant un si-
gnal électrique donne par ces capteurs soit direc- gnal électrique qui est fonction monotone de leur
tement lie au flux thermique traversant la plaque (voir
temperature. La mesure necessite au moins deux
figure 1). Le fluxmétre peut être recouvert de couches capteurs de température, un de chaque côte de I%le-
de protection. Des plaques ou des feuilles conductri- ment mesure.
ces métalliques sont parfois utilisees pour ameliorer
ou simplifier les mesures, mais elles doivent être pla- Les bons capteurs de temperature ont une précision
telle que l’erreur sur la difference de température en-
cees de manière à ne pas rendre les resultats dépen-
dants des propriétés thermiques de l’element mesure tre les deux faces de I’element est faible en compa-
(voir annexe D). La surface de la partie active du raison de cette difference de température. Les effets
fluxmètre est souvent plus petite que la surface totale du flux thermique traversant les capteurs ou d’autres
du fluxmetre. grandeurs physiques, telles que des contraintes me-
caniques, le rayonnement électromagnétique, etc.
Les propriétés essentielles d’un fluxmetre sont qu’il
doivent être pris en compte (voir article 5).
doit avoir une faible resistance thermique pour mini-
miser la perturbation causee par le fluxmétre et une Des thermocouples fins ou des thermométres à re-
sensibilite propre à donner un signal permettant la sistance plats conviennent comme capteurs de tem-
mesure des plus petits flux thermiques envisagea- pérature de surface (pour le mesurage de resistances
bles. Ce signal doit être une fonction monotone de la ou de conductances). II est possible, pour ce type de
densite de flux thermique. Les variations de ce signal mesurages, d’incorporer un ou plusieurs capteurs à
avec la conductivité thermique du matériau sous-
l’une des faces du fluxmétre, la face qui sera en
jacent, la température du fluxmètre ou d’autres gran- contact avec la surface de l’element mesure.
deurs physiques, telles les contraintes mécaniques, le
rayonnement électromagnétique, etc. doivent être Les capteurs de température ambiante (pour le me-
prises en compte (voir article 5). surage du coefficient de transmission thermique) doi-
vent être choisis en fonction de la température à
Des informations plus detaillees sur la structure des
mesurer. Par exemple, si le coefficient de transmis-
fluxmetres se trouvent dans NS0 8301. sion thermique est défini par le quotient de la densité
3
---------------------- Page: 9 ----------------------
0 ISO
ISO 9869: 1994(F)
de flux thermique à la difference de temperature de 51.1 Calibrage de fluxmhtres de type nouveau
l’air, des capteurs de température d’air seront choisis.
Ces capteurs comportent des écrans thermiques Un ensemble de courbes de calibrage ou une équa-
contre le rayonnement du soleil ou d’autres sources
tion doit être présenté (facteur de calibrage en fonc-
de chaleur et sont ventiles. D’autres capteurs peuvent
tion de la température moyenne, de la conductivite
mesurer la température sol-air, la température de
thermique du matériau sous-jacent et, éven-
confort, etc. (voir annexe A).
tuellement, de la densité de flux thermique) pour tout
nouveau type de fluxmetre ou pour tout fluxmetre
modifie (par exemple, nouvelle feuille de protection
ou nouvel anneau de garde fixe).
5 Procédure de calibrage
Le calibrage doit être effectue à trois densités de flux
thermique differentes (par exemple, 3 W/m*,
10 W/m* et 20 W/m*), de maniere à verifier la Iinéarite
de la réponse du fluxmetre en fonction de q. Si la re-
5.1 Calibrage du fluxmètre
lation n’est pas linéaire, d’autres densités de flux
thermique supplémentaires doivent être utilisees et la
Le facteur de calibrage du fluxmetre (a savoir, la den-
fonction exacte doit être prise en compte pour les
site de flux thermique pour un signal unité) peut
mesurages.
changer en fonction de la température, de la conduc-
tivite thermique du materiau sur lequel le fluxmétre
Le calibrage doit être effectue à un minimum de deux
est place et du flux thermique lui-même. De ce fait,
températures (limites minimum et maximum). Si les
le facteur de calibrage d’un nouveau type de
deux resultats presentent une difference significative,
fluxmetre doit être evalue au moyen d’une methode
un troisiéme point doit être mesure à température
de mesurage absolue telle que la méthode de la pla-
moyenne pour vérifier la linearite de la relation entre
que chaude gardée (ISO 8302) ou d’un fluxmetre
le facteur de calibration et la température. Si cette
(ISO 8301) sur divers matériaux, à diverses tempera-
relation n’est pas linéaire, d’autres températures doi-
tures et densites de flux thermique. Le fluxmètre est
vent être appliquées de façon à obtenir la dépendance
placé, avec sa protection et entoure d’un anneau de
du facteur de calibrage en fonction de la température.
garde de resistance thermique moyenne similaire et
de même épaisseur, dans l’appareil à plaque chaude
La procédure complète de calibrage doit être effec-
gardée. Le côte du fluxmetre qui sera adjacent à
tuee avec le fluxmetre place sur au moins deux ma-
Mement à mesurer est pose contre un materiau de
teriaux (un isolant et un conducteur thermique). Si le
conductivite thermique connue et l’autre côte, qui
facteur de calibrage montre une dépendance quel-
sera dans l’air, est recouvert d’une couche de mate-
conque en fonction de ce paramètre, d’autres mate-
riau isolant (conductivité thermique inférieure à
riaux doivent être utilises de manière a obtenir la
0,04 W/m*K).
fonction compléte entre le facteur de calibrage et la
conductivité thermique du materiau sous-jacent.
La procédure de calibrage doit être telle que le facteur
de calibrage soit connu avec une précision de & 2 %
NOTE 2 Une procédure de calibrage partielle peut être
dans les conditions usuelles d’emploi. Les densités
suivie si le fluxmètre est utilisé seulement pour une appli-
de flux thermique ainsi que les gammes de tempéra-
cation spécifique. Dans ce cas, il peut être calibré seu-
tures et de conductivites thermiques des matériaux lement sur le matériau sur lequel il sera installé et/ou
seulement pour la température prévue.
doivent couvrir les valeurs couramment rencontrees
en pratique.
Le fluxmètre doit être teste pour les caractéristiques
Étant donne que le fluxmètre n’est pas homogène sur
suivantes:
une grande partie de sa surface active, un soin ex-
trême doit être apporte à son calibrage. Calibrer le
a) zero: un signal non nul pour un flux thermique nul
fluxmetre entre un materiau de conductivite thermi-
(fluxmètre place dans un milieu isotherme) peut
que connue et un matériau isolant définit avec preci-
être dû à une mauvaise connexion électrique, et
sion les conditions limites qui, cependant, ne sont pas
doit être éliminé;
les conditions limites rencontrees avec le fluxmetre
b) les effets des contraintes mécaniques sur le fac-
lors de mesurages. Si le fluxmètre était calibre par la
methode de la boîte chaude, les conditions limites teur de calibrage. Ces effets doivent être négli-
seraient semblables à celles rencontrees dans la pra- geables dans la gamme des contraintes paralléles
tique, mais pas bien définies. Dans ce cas, les cor- et perpendiculaires possibles pendant les mesu-
rections decrites en 8.2 sont differentes. rages;
4
---------------------- Page: 10 ----------------------
0 ISO
ISO 9869:1994( F)
c) les effets du rayonnement électromagnétique
5.3 Équipement de mesure
(50 Hz à 60 Hz, radio). Ces effets doivent être
négligeables dans la gamme des champs electro- L’équipement de lecture des signaux donnes par les
magnetiques observes en pratique.
capteurs de mesure doit être, lui aussi, calibre. Dans
ce but, des etalons de tension et de resistance rem-
placent les fluxmétres et les capteurs de température.
5.1.2 Calibrage d’un fluxmhtre de type connu
Si les effets mentionnes ci-dessus sont bien connus
6 Mesurages
pour le fluxmétre à calibrer, le facteur de calibrage
sera mesure pour un flux thermique, à une tempéra-
ture proche de sa température d’usage et sur un ma-
6.1 Installation de l’appareillage
tériau de construction courant.
Tous les deux ans, ou plus fréquemment si neces- 6.1.1 Localisation de la zone mesurbe
saire, le facteur de calibrage doit être verifié par un
mesurage à une température sur un materiau. Le Les capteurs (fluxmetres et thermomètres) doivent
vieillissement des materiaux du fluxmétre ou la dela- être installes en fonction du but de la mesure. L’(les)
emplacement(s) approprié(s) peut(peuvent) être
mination des couches peut causer une dérive du fac-
identifie(s) par thermographie (conformément a
teur de calibrage. Si la variation relative du facteur de
calibrage est supérieure à 2 %, une procédure de ca- I’ISO 6781). Les capteurs seront installes de telle
librage complete doit être suivie. sorte qu’un résultat représentatif de l’element dans
son ensemble puisse être garanti.
Dans tous les cas, une correction doit être appliquée
aux résultats des mesures lorsque le facteur de cali- NOTE 3 II peut @tre utile d’installer plusieurs fluxmhtres
de manihe & obtenir une moyenne représentative.
brage varie de plus de zf- 2 % dans le domaine des
conditions d’emploi du fluxmètre.
Les fluxmetres ne doivent pas être installes à proxi-
mite de ponts thermiques, de fissures ou autres
5.2 Capteurs de température
sources semblables d’erreurs. Les fluxmétres ne doi-
vent pas se trouver sous l’influence directe d’une
La procédure de calibrage doit être telle que la diffé-
source de chaleur ou d’un circuit de refroidissement
rence de température entre une paire de capteurs soit
ou du flux d’air d’un ventilateur.
déterminée avec une précision meilleure que & 2 %
et que la température puisse être mesuree avec une
II conviendrait de protéger la surface extérieure de
précision meilleure que 0,5 K. Si la difference de
l’elément de la pluie, de la neige et du rayonnement
température est obtenue par soustraction de deux
solaire direct. A cette fin, un ecran artificiel peut être
températures, les capteurs doivent être calibres à une
utilise.
précision de & 0,l K.
6.1.2 Installation du fluxmbtre
Les capteurs de température de surface et d’air se-
ront calibres pour plusieurs températures dans une
Les dimensions du fluxmetre sont choisies en fonc-
gamme convenable (pratiquement de - 10 OC à
tion de la structure de l’element mesure. Pour des
50 OC) dans un fluide bien brasse (par exemple, eau
elements homogenes, n’importe quelle dimension
ou air) contenu dans une enceinte bien isolée, par
raisonnable convient, mais des corrections peuvent
comparaison avec un thermometre de reférence dont
s’averer necessaires (voir article 8). Si le fluxmètre
la précision soit meilleure que 0,l K. Les capteurs
est applique sur un element qui présente des flux de
manufactures pour lesquels cette précision est ga-
chaleur latéraux, il convient de verifier (par exemple
rantie peuvent être utilises sans calibrage.
par le calcul), que le signal du fluxmetre est propor-
Une procédure spéciale doit être suivie pour les cap-
tionnel au flux thermique moyen traversant l’elément.
teurs mesurant la température ambiante, procédure
Le fluxmetre (avec ses éventuels capteurs de tempé-
adaptée à la température à mesurer.
rature de surface) est installe directement sur la face
Les effets des contraintes mécaniques et des ra-
de l’élément adjacent à la température la plus stable.
diations électromagnétiques (rayonnements solaire et
Le fluxmetre doit être en contact thermique direct
thermique, 50 Hz à 60 Hz, ondes radio) d’intensités
avec la surface de I’élement par l’intermédiaire de la
raisonnables doivent être examines et elimines si
totalité de la surface du capteur. A cette fin, une fine
l’amplitude des perturbations dépasse les niveaux de couche de pâte de contact thermique peut être utili-
precision mentionnes ci-dessus. de.
---------------------- Page: 11 ----------------------
0 ISO
ISO 9869: 1994(F)
Un anneau de garde, fait en un materiau ayant des duree peut exceder 7 jours dans le cas contraire.
propriétés thermiques semblables à celles du
Toutefois, la durée de mesure peut être déterminée
fluxmetre et de même épaisseur, peut être installe en appliquant divers critéres aux valeurs obtenues
autour du fluxmetre. pendant l’expérience. Ces resultats intermediaires
doivent être obtenus sans interrompre l’acquisition
des données.
6.1.3 Capteurs de temperature
II est utile d’enregistrer les donnees de maniére a
Des capteurs de température de surface sont utilises
pouvoir les introduire dans un ordinateur pour I’ana-
pour mesurer la resistance (ou la conductance) ther-
lyse. II est recommande d’enregistrer à intervalles
mique. Si le capteur de température de surface inte-
fixes les valeurs moyennes de plusieurs mesures
rieur n’est pas incorpore au fluxmétre, il est placé sur
echantillonnees à intervalles plus brefs.
la surface intérieure, soit sous le fluxmétre soit dans
son voisinage immédiat. Le capteur de température
L’intervalle entre enregistrements dépend de la mé-
de surface exterieur est monte sur la surface exte-
thode utilisée pour l’analyse (voir article 7). II est gé-
rieure en face du fluxmetre.
neralement compris entre 0,5 h et 1 h pour la
methode des moyennes, mais peut être plus bref si
Les deux capteurs de température de surface sont
on désire utiliser la méthode dynamique.
montes de maniere à assurer un bon contact thermi-
que entre la surface et le capteur, y compris 0,l m
L’intervalle d’échantillonnage doit être plus court que
de fils de connexion.
la moitié de la constante de temps la plus faible des
capteurs.
Pour obtenir des résultats prhis, il est recom-
NOTE 4
mandé que le fluxmétre et les capteurs de température de
surface aient la même couleur et la même émissivité que
7 Analyse des données
leur environnement immédiat. Ceci est particulièrement
important si les capteurs sont exposés au rayonnement so-
laire. Deux méthodes peuvent être utilisees pour l’analyse
des donnees en accord avec la présente Norme
Pour mesurer la valeur U ou la resistance totale, on
internationale. II s’agit de la méthode dite de la
installe des capteurs de température ambiante. Ces moyenne, qui est simple, et de la méthode dynami-
capteurs doivent mesurer la température utilisée dans que, qui est plus complexe mais qui donne un critére
la définition de la valeur U. Ils sont choisis dans ce but
de qualité de la mesure effectuee et qui peut rac-
et installes de maniere appropriée des deux côtes de
courcir considerablement la duree de la mesure pour
I’element mesure (voir annexe A).
des éléments lourds soumis à des temperatures in-
terieures et exterieures variables.
La duree de mesure peut être fortement reduite si les
températures des deux côtes de l’élément, mais
La méthode de la moyenne est décrite ci-dessous,
spécialement du côte où le fluxmétre est installe, sont
alors que la methode dynamique est donnee en an-
stables avant et pendant la mesure.
nexe B.
6.2 Acquisition des données
7.1 Méthode de la moyenne
Les signaux électriques provenant des fluxmétres et
Cette méthode suppose que la conductance ou le
des capteurs de température doivent être enregistres
coefficient de conduction thermique peuvent être ob-
en continu ou à intervalles fixes pendant une duree
tenus en divisant la densite de flux thermique moyen
comprenant plusieurs jours entiers. L’intervalle maxi-
par la difference de température moyenne, la
mum entre les enregistrements et la duree minimum
moyenne etant prise sur une durée suffisamment
d’enregistrement dépendent de plusieurs facteurs:
grande. Si l’indice j denombre les mesures prises à
chaque enregistrement, un estimateur de la resis-
- de la nature de l’elément (construction Iégére ou
tance est alors obtenu par
lourde, isolation interieure ou extérieure);
n
- des températures interieure e
...
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