ISO 12569:2017
(Main)Thermal performance of buildings and materials — Determination of specific airflow rate in buildings — Tracer gas dilution method
Thermal performance of buildings and materials — Determination of specific airflow rate in buildings — Tracer gas dilution method
ISO 12569:2017 establishes methods to obtain the ventilation rate or specific airflow rate in a building space (which is considered to be a single zone) using a tracer gas. The measurement methods apply for spaces where the combined conditions concerning the uniformity of tracer gas concentration, measurement of the exhaust gas concentration, effective mixed zone and/or fluctuation of ventilation are satisfied. ISO 12569:2017 provides three measurement methods using a tracer gas: concentration decay method, continuous dose method, and constant concentration method. NOTE Specific measurement conditions are given in Table 1.
Performance thermique des bâtiments et des matériaux — Détermination du débit d'air spécifique dans les bâtiments — Méthode de dilution de gaz traceurs
ISO 12569:2017 établit des méthodes permettant d'obtenir le taux de ventilation ou le débit d'air spécifique dans un espace intérieur d'un bâtiment (considéré comme ne comprenant qu'une seule zone) à l'aide d'un gaz traceur. Les méthodes de mesure s'appliquent aux espaces où les conditions combinées relatives à l'uniformité de la concentration du gaz traceur, le mesurage de la concentration du gaz, la zone de mélange réelle et/ou la fluctuation de la ventilation sont satisfaites. Le présent document donne trois méthodes de mesure à l'aide d'un gaz traceur: la méthode par décroissance de la concentration, la méthode par dose continue et la méthode par concentration constante. NOTE Les conditions de mesurage spécifiques sont indiquées dans le Tableau 1.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 12569
Third edition
2017-08
Thermal performance of buildings and
materials — Determination of specific
airflow rate in buildings — Tracer gas
dilution method
Performance thermique des bâtiments et des matériaux —
Détermination du débit d'air spécifique dans les bâtiments —
Méthode de dilution de gaz traceurs
Reference number
©
ISO 2017
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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 . 1
4 Measurement method and its selection . 2
4.1 General . 2
4.2 Concentration decay method . 4
4.2.1 Principle . 4
4.2.2 Two-point decay method . 5
4.2.3 Multipoint decay method . 6
4.2.4 Step-down exhaust concentration method . 6
4.2.5 Pulse method . 7
4.3 Continuous dose method . 8
4.3.1 Principle . 8
4.3.2 Average inverse concentration method . 8
4.3.3 Average concentration method . 9
4.3.4 Stationary concentration method .10
4.4 Constant concentration method .10
4.5 Type of tracer gas.10
4.6 Measurement apparatus .11
4.6.1 General.11
4.6.2 Tracer gas dosing device .13
4.6.3 Tracer gas sampling apparatus .14
4.6.4 Gas analyser .14
5 Procedure.14
5.1 Building preparations .14
5.2 Ancillary measurements .14
5.3 Concentration decay method .15
5.3.1 Calculation of two-point and multi-point methods .15
5.3.2 Procedure of two-point and multi-point methods .16
5.3.3 Calculation of step-down exhaust concentration method and pulse method .17
5.3.4 Procedure of the step-down exhaust concentration method and pulse method .18
5.4 Continuous dose methods .21
5.4.1 Calculation of average of inverse concentration method.21
5.4.2 Procedure of average of inverse concentration method .22
5.4.3 Calculation of average concentration method .23
5.4.4 Procedure of average concentration method .24
5.4.5 Calculation of stationary concentration method .25
5.4.6 Procedure of stationary concentration method.25
5.5 Constant concentration method .27
5.5.1 Calculation of constant concentration method .27
5.5.2 Procedure of constant concentration method .27
6 Accuracy .28
6.1 General .28
6.2 Tracer gas dose procedure and room concentration distribution .29
6.3 Tracer gas sampling and storage method .29
6.4 Tracer gas concentration measuring instruments .29
6.4.1 General.29
6.4.2 Resolution .29
6.4.3 Tracer gas analyser drift.29
6.4.4 Accuracy of tracer gas analyser .29
6.4.5 Calibration of tracer gas analyser .30
6.4.6 Standard gas concentration .30
6.5 Changes in outside wind and outdoor air temperature and schedule of air
conditioning system .30
7 Test report .30
7.1 General .30
7.2 Details necessary to identify the simulation tested .31
7.3 Details of heating and ventilation systems .31
7.4 Test conditions and apparatus .31
7.5 Collected data and results .31
7.6 Date of the test .32
Annex A (normative) Confidence intervals .33
Annex B (normative) Method to estimate ventilation rate Q and effective mixed zone
v
[3][4]
volume V simultaneously .36
emz
Annex C (informative) Considerations when measuring the ventilation rate of large spaces .41
Annex D (informative) Effects of internal and external temperature difference, temperature
change, and outdoor air concentration change during the measurement period .42
Annex E (informative) Estimation error minimizing method in two-point and multi-point
decay methods .46
Annex F (informative) Propagation of error analysis .51
Bibliography .53
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: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 163, Thermal performance and energy use
in the built environment, Subcommittee SC 1, Test and measurement methods.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 12569:2012), which has been technically
revised.
Introduction
The aim of ventilation is to maintain a proper hygienic status of the room by introducing outdoor air
and diluting contaminants, heat, moisture or odour generated in the room, and evacuating them. In
terms of energy savings, it is also important to keep the ventilation at the required rate, in order to
reduce heat loss and heat gain under air conditioning as much as possible. Measurement of airflow rates
is often necessary, for example, to check if the performance of a ventilation system is as intended, to
assess the source strength of contaminants, to ensure that contaminants are properly eliminated, etc.
The methods described here can be used to measure the ventilation rate or the specific airflow rate.
vi © ISO 2017 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 12569:2017(E)
Thermal performance of buildings and materials —
Determination of specific airflow rate in buildings —
Tracer gas dilution method
1 Scope
This document establishes methods to obtain the ventilation rate or specific airflow rate in a building
space (which is considered to be a single zone) using a tracer gas.
The measurement methods apply for spaces where the combined conditions concerning the uniformity
of tracer gas concentration, measurement of the exhaust gas concentration, effective mixed zone and/or
fluctuation of ventilation are satisfied.
This document provides three measurement methods using a tracer gas: concentration decay method,
continuous dose method, and constant concentration method.
NOTE Specific measurement conditions are given in Table 1.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
3.1
single zone
V
space which only exchanges air with the outside
3.2
effective mixed zone
V
emz
space within a single zone (3.1), excluding sealed furniture or storage space, in which tracer gas (3.6)
supplied to the zone is regarded as uniformly distributed
Note 1 to entry: Measured in cubic metres.
Note 2 to entry: Forced mixing of air in the zone is often needed to keep uniform tracer gas concentration.
3.3
ventilation rate
Q
v
total volume of air passing through the zone to the outside per unit of time
3 3
Note 1 to entry: Measured in m /s or m /h.
3.4
specific airflow rate
N
ratio of the ventilation rate (3.3) of a zone to the volume of the effective mixed zone (3.2), per second or
per hour
3.5
building envelope
boundary or barrier separating the interior volume of a building from the outside environment
3.6
tracer gas
gas that can be mixed with air and measured in very small concentration in order to study airflow rate
3.7
concentration decay method
method by which the specific airflow rate (3.4) is obtained from the decaying curve of concentration
observed after the end of the injection of tracer gas (3.6)
3.8
continuous dose method
method by which the ventilation rate (3.3) is obtained from the concentration resulting from continuous
generation or injection of the tracer gas (3.6)
3.9
constant concentration method
method by which the ventilation rate (3.3) is obtained from the injection rate of tracer gas (3.6) dosed
for constant concentration in the space
4 Measurement method and its selection
4.1 General
Selection of a measurement method and data processing depends on the building structure, ventilation
system and measurement instrument employed. One of the three measurement methods (concentration
decay method, continuous dose method and constant concentration method) is used to estimate the
ventilation rate or specific airflow rate. The concentration decay method has a limited measurement
time of up to several hours while the continuous dose and constant concentration methods can provide
a longer measurement time up to several weeks. The guideline of selection of the method and what is
measured by the method is listed in Table 1.
In order to improve the accuracy of deriving the ventilation rate or specific airflow rate, it is sometimes
necessary to devise measures that approximate prerequisite conditions demanded of measurement
methods. In particular, if a measurement method were used that requires uniformity of concentration
in the effective mixed zone, it would be preferable to forcibly mix the internal air. In general, forced
mixing of internal air has little effect on ventilation rate or specific airflow rate, but there is a risk that
forced mixing affects the measured ventilation rate if natural ventilation due to temperature differences
predominates and the temperature within the room is distributed significantly, or if airflow emitted
from a fan for the purpose of mixing air directly impinges on the leakage areas in buildings. In such
instances, a mixing system needs to be improved or it would be recommended to select a measurement
method that could ensure uniformity of concentration without mixing.
In Table 1, specifications for the various applications are described as follows.
— “Room concentration can be maintained uniform at initial stage only” means making the
concentration in the effective mixed zone uniform by a method such as forced mixing when
supplying a tracer gas into the zone, but allowing the concentration to be distributed in principle
with the measurement.
2 © ISO 2017 – All rights reserved
— If it is specified that “room concentration can be maintained uniform at all times”, continuous forced
mixing of air in the effective mixed zone is preferable. However, if the constant concentration method
is used, and if concentration is controlled by injecting the tracer gas at several places and air is
sampled at several locations, it is possible to assume that concentration is uniform without mixing.
— “Average exhaust concentration can be measured” can either mean instances in which concentration
in an effective mixed zone is made uniform using mixing, or instances whereby the pressure inside
a zone is kept lower than the outside when using the exhaust ventilation system, or the leakage area
is extremely low so the exfiltration rate may be ignored and exhaust pathways may be specified
beforehand.
— When using measurement methods that require the “known volume of an effective mixed zone”, the
volume of the effective mixed zone can be estimated using room dimensions. However, when using
the corresponding average inverse concentration method and average concentration method, high
accuracy for estimating the volume of an effective mixed zone is not needed if a sufficiently long
time is taken to evaluate the ventilation rate.
— Measurement methods that can be applied in instances where “fluctuation in ventilation rate can be
ignored” are designed on the assumption that the ventilation rate or specific airflow rate over time
does not change.
— The tracer gas volume is defined as the value of exhaust temperature converted into density. When
the room air is mixed well, the room temperature approximately matches the exhaust temperature.
— In addition to the measurement methods in Table 1, there is an intermittent dose method that allows
the measurement of the volume of an effective mixed zone and ventilation rate at the same time.
— For measurement of ventilation rate among the other measurements, if volume of an effective mixed
zone is known, the ventilation rate can be obtained by multiplying the volume of the effective mixed
zone by the specific airflow rate, and then converting to ventilation rate.
Table 1 — Relationship of method, application and estimated quantities
Application and measured quantities
Application What is measured
Room
Room Flexibility
concentra- Average Fluctu-
concentra- Known Ventilation to signif-
Method
tion can be exhaust ation in
tion can be volume of rate or icantly
maintained concentra- ventilation
maintained effective specific air- transient
uniform tion can be rate can be
uniform at mixed zone flow rate ventilation
at initial measured ignored
all times rate
stage only
Concen- Two-
tration point Specific air-
— • — — — Δ
decay decay flow rate
method method
Multi-
point Specific air-
— • — — •
decay flow rate
method
Step-
down
exhaust Specific air-
• — • — •
concen- flow rate
tration
method
Pulse Ventilation
— — • — •
method rate
Continu- Aver-
ous dose age of
method inverse Ventilation
— • — • — Δ
concen- rate
tration
method
Average
concen- Ventilation
— • — • •
tration rate
method
Sta-
tionary
Ventilation
concen- — — • — •
rate
tration
method
Constant concen- Ventilation
— • — — — Δ
tration method rate
“•” indicates the necessary condition for the application to measure the quantity according to each method.
“—” indicates that it is not a necessary condition for each method to be applied.
“Δ” indicates reasonable applicability because the basic equation to derive the measurement method permits temporal
change in ventilation rate.
“” indicates difficulty because the basic equation to derive the measurement method assumes constant ventilation rate.
4.2 Concentration decay method
4.2.1 Principle
At the start of the test, the tracer gas is supplied in the zone where the ventilation rate is to be evaluated
based on the concentration decay data obtained. In case of the forced mixing for uniform distribution
or if the average exhaust concentration can be measured, the measurement point can be limited to one.
4 © ISO 2017 – All rights reserved
The amount of tracer gas needed is very small for one measurement, and it is not required to accurately
measure the amount of injected gas except for the pulse method.
The basic equation that can be commonly applied to the methods is as given in Formula (1), expressed
3 3
in m /h or m /s:
dV t
()
gas
=−Ct Qt (1)
() ()
E v
dt
where
t is the time, in h or s;
V (t)
gas
is the total volume of tracer gas in a zone at time t = Cx,tdV , in m ;
()
V
∫∫∫
x is the location in a zone;
3 3
C(x, t) is the concentration at t, x in a zone, in m /m ;
Q (t) is the ventilation rate at t, in m /h;
v
3 3
C (t) is the average exhaust concentration at “t”, in m /m .
E
NOTE Formula (1) assumes that indoor-outdoor air density difference, mostly resulting from temperature
difference, can be neglected.
4.2.2 Two-point decay method
With the concentration in an effective mixed zone continuously made uniform, the time average air
change rate of measuring period is calculated from the measurement start point to the end point. It is
not necessary for the specific airflow rate to be constant during measuring.
Formula (2) is established from the above conditions:
Vt =⋅VC t
() ()
gasemz
(2)
Ct =Ct
() ()
E
where
3 3
C(t) is the concentration in an effective mixed zone (uniform distribution) at t, in m /m ;
V is the volume of an effective mixed zone (no time changes are assumed)
emz
= Cx,tdVC t , in m .
() ()
VE
∫∫∫
Formula (1) and Formula (2) provide Formula (3) to give Formula (4):
t t Qt
()
2 dC 2
=− dt (3)
∫∫
t t
Ct V
()
1 1
emz
Ct
()
N = log (4)
e
tt− Ct
()
21 2
where
t is the time, in h;
t is the measurement start point, in h;
t is the measurement end point, in h;
t Qt
()
1 2
is the time-mean specific airflow rate = dt , in 1/h.
N
∫
t
tt− V
1
21 emz
Based on the measured concentration data of two different time points, the time average specific
airflow rate during measuring period is calculated for that period. During the measurement period, the
concentration in the effective mixed zone shall be uniformly maintained. It is necessary for the accurate
measuring of specific airflow rate that the difference in concentration between the measurement start
point and end point be sufficiently greater than the concentration measurement error.
4.2.3 Multipoint decay method
Specific airflow rate is calculated when the concentration distribution in an effective mixed zone is
maintained uniform and the ventilation rate does not fluctuate over time.
Formula (5) is obtained when the ventilation rate in Formula (3) is made constant and the formula is
transformed:
loglCt = og Ct −−Nt t (5)
() () ()
ee 11
where
N is the specific airflow rate, in h.
Specific airflow rate is calculated by applying the measured data of concentration using the least
square method to a straight line shown in Formula (5). The precondition that specific airflow rate does
not fluctuate over time is confirmed when log C(t) is plotted against t and there is a linear relationship.
e
Lack of a linear relationship indicates that ventilation rate is not constant, so the specific airflow rate
obtained using this method is not the time-mean specific airflow rate. In this instance, the two-point
decay method should be applied.
4.2.4 Step-down exhaust concentration method
The specific airflow rate is calculated when the average exhaust concentration is measurable, the
distribution of the concentration in an effective mixed zone at the measurement start point is uniform,
and the ventilation rate does not fluctuate over time. It can also be applied when the concentration
is distributed after the start of measuring. Simultaneous measurement with the mean age of air
distribution is possible.
6 © ISO 2017 – All rights reserved
When time is integrated up to ∞ by making constant the ventilation rate in Formula (1), Formula (6) is
obtained:
∞∞
dV tQ= vC tdt (6)
() ()
gasE
∫∫
tt
If the concentration in an effective mixed zone is made uniform at the measurement start point, the
result is
Vt =⋅VC t
() ()
gase11mz
and after sufficient time has elapsed, the result is
V ∞ =0
()
gas
which provides Formula (7):
ct
()
N = (7)
∞
Ct dt
()
E
∫
t
That is, the reciprocal value to the mean local age of air in the exhaust outlet becomes the specific
airflow rate in the room. In the event of multiple exhaust outlets, the average exhaust concentration
weighted depending on the exhaust airflow rate at each exhaust outlet is used.
NOTE Refer to Annex F if the difference between the exhaust temperature and room temperature cannot be
ignored.
4.2.5 Pulse method
The ventilation rate is calculated when the average exhaust concentration is measurable and the
ventilation rate does not fluctuate over time. The tracer gas volume supplied at the measurement start
point needs to be accurately evaluated, but the concentration distribution in a zone does not need to be
uniform.
In this instance, in Formula (6), V (t ) is already known, and after sufficient time has elapsed, the
gas 1
result is
V ∞ =0
()
gas
which provides Formula (8):
Vt
()
gas 1
Q = (8)
v
∞
Ct dt
()
E
∫
t
where
V (t) is the tracer gas volume ( = supplied tracer gas volume) retained in the room at the meas-
gas
urement start time t , in m .
NOTE For the tracer gas volume, a value of exhaust temperature converted into density is used.
4.3 Continuous dose method
4.3.1 Principle
With the tracer gas being supplied continuously in the zone, the ventilation rate is measured by the
amount of the dosage and concentration measurement data. If a measurement method that requires
uniformly distributed concentration throughout the effective mixed zone with the tracer gas supplied is
used, it normally requires multiple concentration monitoring points to verify the uniform distribution
of the concentration. The amount of the tracer gas supplied increases as the measurement time
extends; however, the method can be applied to measurement that extends for a long time. The passive
measurement that uses carbon dioxide generated by exhalation of residents as the tracer gas is also one
of the continuous concentration methods.
The basic formula that can be commonly applied to the methods is as given in Formula (9):
dV t
()
gas
=mt −Ct Qv t (9)
() () ()
E
dt
where
m(t) is the dosage of tracer gas at t, in m /h.
4.3.2 Average inverse concentration method
The time-mean specific airflow rate is calculated from the start to the end of measuring, where the
concentration distribution in an effective mixed zone is maintained uniform. It is not necessary for
the ventilation rate to be constant during measuring, but the instantaneous concentration during
measurement, the instantaneous dosage of tracer gas, and the volume of the effective mixed zone are
required.
Formula (10) is established based on the assumed conditions:
Vt =⋅VC t
() ()
gasemz
(10)
Ct =Ct
() ()
E
where
3 3
C(t) is the concentration in an effective mixed zone (uniform distribution) at t, in m /m ;
V is the volume of an effective mixed zone, in m .
emz
Formula (9) and Formula (10) provide Formula (11), which gives Formula (12):
t t mt t
()
2 dC 2 2
V = dt − Qt dt (11)
()
emz v
∫∫ ∫
t t t
Ct Ct
1 () 1 () 1
Ct
m V ()
emz
Q = + log (12)
v e
C tt− Ct
()
21 2
where
8 © ISO 2017 – All rights reserved
t is the time, in h;
t is the measurement start point, in h;
t is the measurement end point, in h;
t
1 2
is the time-mean specific airflow rate = Qt dt , in m /h;
()
Q v
∫
v
t
tt−
21
t mt
()
1 2
m
= dt , in m /h.
∫
t
tt−
Ct
C 1 ()
mC is in general different to mC . When the tracer gas dose during measuring is constant and is
()
()
m, mC is replaced by 1 C . When there is sufficient measuring time, the effect of the second term on
() ()
the right side in Formula (12) is diminished; so in such circumstance, this method may be applied also
to instances where sufficient accuracy is not obtained for estimation of the volume of the effective
mixed zone. Immediately after the start of tracer gas dosing, the concentration is generally small, which
tends to have a strong effect of delaying the response to the concentration measurement system
including the sampling system, and causing errors in the measured concentration value, so at this point
data shall not be used for calculating the ventilation rate.
4.3.3 Average concentration method
The ventilation rate that does not fluctuate over time when the concentration distribution in an effective
mixed zone has been made constantly uniform is calculated. When there is sufficient measuring time,
calculation is possible using only the time-mean tracer gas dose and time-mean concentration during
the measuring.
Once Formula (10) is supposed for Formula (9), integration in the measuring time provides Formula (13):
t t t2
2 2
Ct Qt dt = mt dt −VdC (13)
() () ()
emz
∫∫ ∫
t t t1
1 1
If Q (t) = Q without the ventilation rate changing over time, Formula (14) is obtained:
v v
Ct −Ct
V () ()
m
emz
Q =− (14)
tt−
C C
where
t
m= mt dt , in m /h;
()
∫
t
tt−
t2
3 3
C = Ct dt , in m /m .
()
∫
t1
tt−
When there is sufficient measuring time, the effect of the second term in Formula (14) is relatively
minor and can be ignored. However, in the event that the ventilation rate changes over time, if the mean
value theorem in Formula (13) were applied, Formula (15) would be obtained.
Ct −Ct
V () ()
m
emz
≤≤
Qv()ξξ=− , tt (15)
tt−
C C
21
The ventilation rate obtained in Formula (15) provides the ventilation rate at a time during measuring,
but it does not end up as the time-mean ventilation rate. The ventilation rate obtained from Formula (15)
is suitable in cases where the purpose is to simulate generation of the contaminating substance in the
room using tracer gas dosing, and estimate the time-mean concentration to which the inhabitant is
exposed. Therefore, when it is possible to measure the instantaneous concentration and instantaneous
dosage of tracer gas for the purpose of measuring the mean ventilation rate, the inverse concentration
method should be used.
4.3.4 Stationary concentration method
The ventilation rate is calculated when the ventilation rate does not fluctuate over time, under
conditions in which the average exhaust concentration is measurable. It can also be applied when
concentration in a zone is distributed.
Formula (16) is obtained when a stationary state is reached and there are no temporal changes in
Formula (9):
m
Q = (16)
v
C
E
where
m is the tracer gas dose, in m /h;
3 3
C is the average exhaust concentration, in m /m .
E
That is, the ventilation rate is obtained by dividing the constant concentration by the tracer gas dose.
4.4 Constant concentration method
In order to make the concentration in an effective zone regularly constant at targeted value, the tracer
gas dose should be controlled and the ventilation rate evaluated from the dosage of tracer gas. Even
when the internal air is not uniformly mixed, by establishing multiple tracer gas dose points and
measuring points, it is possible to make the concentration distribution uniform. Special equipment is
necessary to control the tracer gas dose.
The basic equation to be applied is given in Formula (17) (background concentration has been set at 0
for ease of understanding):
dV t
()
gas
0= =mt −CQ t (17)
() ()
target
dt
where
3 3
C is the target concentration for constant concentration method, in m /m ;
target
Q (t) is the ventilation rate at time t, in m /h;
v
m(t) is the tracer gas dose at time t, in m /h.
Accordingly, ventilation rate is calculated using Formula (18):
mt()
Qt = (18)
()
C
target
4.5 Type of tracer gas
Six types of tracer gas as listed in Table 2 are used to measure the ventilation rate in a zone.
10 © ISO 2017 – All rights reserved
Table 2 — Types of tracer gas
Sulfur hexafluo- Perfluoro Nitrogen
a b e
Type of gas Helium Carbon dioxide Ethylene
c d f
ride carbon monoxide
CF (PFC-14)
Chemical
b c
He CO SF C H N O
2 6 2 4 2
symbol
C F (PFC-16)
2 6
Infrared gas
Infrared Infrared
Measure- absorption Infrared gas
GC-TCD gas ab- GC-ECD gas ab- GC GC-ECD
ment method and FID absorption
sorption sorption
and GC
Example of
−6 −6 −6 −6 −6 −6
lower limit 300 × 10 1 × 10 70 × 10 0,001 × 10 — 0,1 × 10 0,1 × 10
detection
Permissible
−6 −6 −6
concentra- — 5 000 × 10 1 000 × 10 — — 25 × 10
tion
EXAMPLE:
Relative
density 0,138 1,545 5,302 0,974 1,53
PFC-14: 3,06
against air [-]
PFC-16: 4,80
Global
EXAMPLE:
warming
— 1 23 900 — 310
PFC-14: 6 500
potential
PFC-16: 9 200
(GWP)
NOTE 1 In addition to those gases above, nitrogen, carbon monoxide, ethane, methane, isobutene, cyclobutanoctofluoride,
Bromomethanetrifluoride, dichlorodifluoridemethane, and dichlorotetrafluoridemethane can be also used as tracer gas.
NOTE 2 The GC in the table indicates general Gas Chromatography, the GC-TCD is the gas chromatography using Thermal
Conductivity Detector and GC-ECD using Electron Capture Detector.
NOTE 3 The Global Warming Potential is defined as relative greenhouse effect potential per weight against carbon dioxide.
NOTE 4 Infrared gas absorption includes both transmission spectroscopy (TS) and photoacoustic spectroscopy (PAS).
a
Helium is chemically stable.
b
CO is dissolved in water and can be adsorbed with building materials or furniture, and is not suited for precise
measurement. However, if the measurement does not require critical accuracy, CO is often used. CO generated by
2 2
occupants or any other internal source shall be taken into account. If this CO emission rate is not known, this tracer cannot
be used.
c
SF has a large global warming potential and should not be used in a large amount. SF is an inactive gas. If it is heated
6 6
to 500 °C, it generates toxic gases. Therefore, it should not be used in a space where a fan heater is used and SF flows
through the heat source.
d
PFC has a large global warming potential and should not be used in large amounts.
e
Ethylene is flammable and should be handled with a great care.
f
N O has a large global warming potential and should not be used in large amounts. N O is dissolved in water and
2 2
reacts with aluminium. It ignites at a high temperature. Great care shall be exercised not to use it over its permissible
concentration as it affects health.
4.6 Measurement apparatus
4.6.1 General
Measurement instruments required are listed in Table 3 in accordance with the group of measurement
methods listed in Table 1. Each apparatus is defined as a means of dosing and distributing the tracer gas,
collecting air samples, serving as an analyser to measure gas concentration, and other measurement
devices.
Table 3 — Group of measurement methods and measurement instruments
Measurement instrument
Tracer gas
Measurement method
Tracer gas Tracer gas Tracer gas Other
concentration
generator distributor collector equipment
instrument
Cylinder and Blower for Manual suc- Gas concentra- Recorder or
valve with mixture tion and bag tion detector or computer
Two-point decay
a
flow meter made of pol- gas concentra-
method
yvinylidene tion analyser
fluoride
Cylinder and Blower for Polytet- Concentration Recorder or
valve with mixture or rafluoroeth- analyser computer
Multi-point decay
a
flow meter pipe for dis- ylene (PTFE)
method
tribution and tube and gas
Concentra-
duct mesh suction pump
tion decay
Cylinder and Blower for Polytet- Concentration Recorder and
method
f
Step-down method valve with mixture rafluoroeth- analyser computer
a
at exhaust flow meter ylene (PTFE)
concentration tube and gas
suction pump
Container Not required Polytet- Gas concentra- Recorder and
of known rafluoroeth- tion analyser computer
c
Pulse method volume ylene (PTFE)
tube and gas
suction pump
a
Including a float type flow meter.
b
Including valve with accurate orifice flow meter or electronic mass-flow controller. Generally, the cylinder should have
a pressure of 1 MPa, capacity of 10 l to 15 l and a weight of between 5 kg and 10 kg.
c
Examples are graduated syringe or mass flow meter with timing controller.
d
Including aluminium tube of finger size for dosing carbon hydride by evaporating it gradually.
e
Doser of compressed tracer gas, having a combination of a flow meter and feedback control system for concentration in
the zone.
f
Mixing is needed only at the initial stage of the measurement.
g
Activated carbon tubes adsorb evaporated carbon hydride.
12 © ISO 2017 – All rights reserved
Table 3 (continued)
Precision Blower for Polytet- Concentration Recorder and
Average of inverse flow meter mixture rafluoroeth- analyser PC
concentration system and ylene (PTFE)
b
method cylinder tube and gas
suction pump
a. Active Precision Blower for Polytet- Concentration Recorder and
method flow meter mixture rafluoroeth- analyser computer
system and ylene (PTFE)
Average
Continuous
b
cylinder tube and gas
concen-
dose
suction pump
tration
method
method
b. Passive Specific Not Specific Concentration Not
g
method generator Applicable sampler analyser Applicable
d
(doser)
Precision Not required Polytet- Concentration Recorder and
flow meter rafluoroeth- analyser computer
Stationary concen-
system and ylene (PTFE)
tration method
cylinder tube and gas
suction pump
Cylinder Blower for Polytet- Concentration Process con-
with feed- mixture rafluoroeth- analyser troller
Constant concentration method back ylene (PTFE)
e
control tube and gas
suction pump
a
Including a float type flow meter.
b
Including valve with accurate orifice flow meter or electronic mass-flow controller. Generally, the cylinder should have
a pressure of 1 MPa, capacity of 10 l to 15 l and a weight of between 5 kg and 10 kg.
c
Examples are graduated syringe or mass flow meter with timing controller.
d
Including aluminium tube of finger size for dosing carbon hydride by evaporating it gradually.
e
Do
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 12569
Troisième édition
2017-08
Performance thermique des bâtiments
et des matériaux — Détermination
du débit d'air spécifique dans les
bâtiments — Méthode de dilution de
gaz traceurs
Thermal performance of buildings and materials — Determination of
specific airflow rate in buildings — Tracer gas dilution method
Numéro de référence
©
ISO 2017
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ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Choix de la méthode de mesure . 2
4.1 Généralités . 2
4.2 Méthode par décroissance de la concentration . 4
4.2.1 Principe . 4
4.2.2 Méthode par décroissance à deux points . 5
4.2.3 Méthode par décroissance multipoint . 6
4.2.4 Méthode par concentration dégressive du gaz d’évacuation . 6
4.2.5 Méthode par impulsions . 7
4.3 Méthode par dose continue . 7
4.3.1 Principe . 7
4.3.2 Méthode par moyenne de la concentration inverse . 8
4.3.3 Méthode par concentration moyenne . 9
4.3.4 Méthode par concentration stationnaire . 9
4.4 Méthode par concentration constante .10
4.5 Type de gaz traceur .10
4.6 Appareillage de mesure .11
4.6.1 Généralités .11
4.6.2 Dispositif de dosage du gaz traceur .13
4.6.3 Appareillage d’échantillonnage de gaz traceur .13
4.6.4 Analyseur de gaz .13
5 Mode opératoire.14
5.1 Préparation du bâtiment .14
5.2 Mesurages complémentaires .14
5.3 Méthode par décroissance de la concentration .14
5.3.1 Calcul pour les méthodes à deux points et multipoint .14
5.3.2 Mode opératoire pour les méthodes à deux points et multipoint .15
5.3.3 Calcul pour la méthode par concentration dégressive du gaz d’évacuation
et pour la méthode par impulsions .16
5.3.4 Mode opératoire de la méthode par concentration dégressive du gaz
d’évacuation et de la méthode par impulsions .17
5.4 Méthode par dose continue .22
5.4.1 Calcul pour la méthode par moyenne de la concentration inverse .22
5.4.2 Mode opératoire de la méthode par moyenne de la concentration inverse .22
5.4.3 Calcul pour la méthode par concentration moyenne .23
5.4.4 Mode opératoire de la méthode par concentration moyenne .25
5.4.5 Calcul pour la méthode par concentration stationnaire .25
5.4.6 Mode opératoire de la méthode par concentration stationnaire .26
5.5 Méthode par concentration constante .27
5.5.1 Calcul pour la méthode par concentration constante .27
5.5.2 Mode opératoire pour la méthode par concentration constante .28
6 Précision .29
6.1 Généralités .29
6.2 Mode opératoire du dosage du gaz traceur et répartition de la concentration dans
la pièce .30
6.3 Méthode d’échantillonnage et de stockage du gaz traceur .30
6.4 Instruments de mesure de la concentration en gaz traceur .30
6.4.1 Généralités .30
6.4.2 Résolution .30
6.4.3 Dérive de l’analyseur de gaz traceur .30
6.4.4 Précision de l’analyseur de gaz traceur .30
6.4.5 Étalonnage de l’analyseur de gaz traceur .30
6.4.6 Concentration du gaz étalon .31
6.5 Variations du vent et de la température de l’air extérieur, et programmation du
système de conditionnement de l’air .31
7 Rapport d’essai .31
7.1 Généralités .31
7.2 Détails nécessaires à l’identification de la simulation de l’essai .32
7.3 Détails des systèmes de chauffage et de ventilation . .32
7.4 Conditions d’essai et appareillage .32
7.5 Données recueillies et résultats .32
7.6 Date de l’essai .33
Annexe A (normative) Intervalles de confiance .34
Annexe B (normative) Méthode pour l’estimation simultanée du taux de ventilation Q et
v
[3][4]
du volume de la zone de mélange réelle V .38
emz
Annexe C (informative) Considérations lors du mesurage du taux de ventilation de
grands espaces .43
Annexe D (informative) Effets d’une différence de température entre l’intérieur et
l’extérieur, variation de température et variation de la concentration de l’air
extérieur pendant la période de mesure .44
Annexe E (informative) Méthodes de minimisation de l’erreur d’estimation pour la mesure
de la décroissance à deux points et multipoint .48
Annexe F (informative) Analyse de la propagation des erreurs .53
Bibliographie .55
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: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html
Le présent document a été élaboré par le Comité technique ISO/TC 163, Performance thermique et
utilisation de l’énergie en environnement bâti, sous-comité SC 1, Méthodes d’essais et de mesurage.
La présente troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 12569:2012), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Introduction
L’objectif de la ventilation est de maintenir un état d’hygiène convenable dans une pièce en introduisant
de l’air extérieur et en diluant ainsi les contaminants, la chaleur, l’humidité ou l’odeur produite dans
la pièce, et en les évacuant. En termes d’économies d’énergie, il est également important de maintenir
la ventilation au taux exigé, afin de réduire autant que possible la perte et le gain de chaleur dans le
cadre du conditionnement de l’air. Il est souvent nécessaire de mesurer les débits d’air, par exemple,
pour vérifier si la performance d’un système de ventilation correspond aux prévisions, pour évaluer
l’intensité de la source des contaminants, pour s’assurer que les contaminants sont bien éliminés, etc.
Les méthodes décrites ici peuvent être utilisées pour mesurer le taux de ventilation ou le débit d’air
spécifique.
vi © ISO 2017 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 12569:2017(F)
Performance thermique des bâtiments et des matériaux —
Détermination du débit d'air spécifique dans les bâtiments
— Méthode de dilution de gaz traceurs
1 Domaine d'application
Le présent document établit des méthodes permettant d’obtenir le taux de ventilation ou le débit d’air
spécifique dans un espace intérieur d’un bâtiment (considéré comme ne comprenant qu’une seule zone)
à l’aide d’un gaz traceur.
Les méthodes de mesure s’appliquent aux espaces où les conditions combinées relatives à l’uniformité
de la concentration du gaz traceur, le mesurage de la concentration du gaz, la zone de mélange réelle
et/ou la fluctuation de la ventilation sont satisfaites.
Le présent document donne trois méthodes de mesure à l’aide d’un gaz traceur: la méthode par
décroissance de la concentration, la méthode par dose continue et la méthode par concentration
constante.
NOTE Les conditions de mesurage spécifiques sont indiquées dans le Tableau 1.
2 Références normatives
Ce document ne contient pas de références normatives.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent des bases de données terminologiques pour une utilisation dans le contexte de la
normalisation aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible sur http://www.electropedia.org/.
— plate-forme de navigation en ligne de l’ISO: disponible sur http://www.iso.org/obp.
3.1
zone unique
V
espace qui échange de l’air uniquement avec l’extérieur
3.2
zone de mélange réelle
V
emz
espace dans une zone unique (3.1), à l’exclusion des meubles hermétiques ou des espaces de stockage,
dans lequel le gaz traceur (3.6) injecté dans la zone est considéré uniformément réparti
Note 1 à l'article: Mesuré en mètres cubes.
Note 2 à l'article: Un mélange forcé de l’air dans la zone est souvent nécessaire pour maintenir la concentration en
gaz traceur uniforme.
3.3
taux de ventilation
Q
v
volume d’air total traversant la zone jusqu’à l’extérieur par unité de temps
3 3
Note 1 à l'article: Mesuré en m /s ou en m /h.
3.4
débit d’air spécifique
N
rapport du taux de ventilation (3.3) d’une zone sur le volume de la zone de mélange réelle (3.2), par
seconde ou par heure
3.5
enveloppe du bâtiment
limite ou barrière séparant le volume intérieur d’un bâtiment de l’environnement extérieur
3.6
gaz traceur
gaz susceptible de se mélanger à l’air et d’être mesuré en concentrations très faibles afin d’étudier le
débit d’air
3.7
méthode par décroissance de la concentration
méthode par laquelle le débit d’air spécifique (3.4) est obtenu grâce à la courbe de décroissance de la
concentration observée après la fin de l’injection du gaz traceur (3.6)
3.8
méthode par dose continue
méthode par laquelle le taux de ventilation (3.3) est obtenu à partir de la concentration résultant d’une
production ou d’une injection continue du gaz traceur (3.6)
3.9
méthode par concentration constante
méthode par laquelle le taux de ventilation (3.3) est obtenu à partir du taux d’injection du gaz traceur
(3.6) dosé pour conserver une concentration constante dans l’espace
4 Choix de la méthode de mesure
4.1 Généralités
Le choix d’une méthode de mesure et le traitement des données dépendent de la structure du
bâtiment, du système de ventilation et de l’instrument de mesure utilisé. L’une des trois méthodes de
mesure (méthode par décroissance de la concentration, méthode par dose continue et méthode par
concentration constante) est utilisée pour estimer le taux de ventilation ou le débit d’air spécifique. La
méthode par décroissance de la concentration demande une durée de mesurage limitée, de plusieurs
heures, tandis que les méthodes par dose continue et par concentration constante peuvent nécessiter
des durées de mesurage plus longues, pouvant aller jusqu’à plusieurs semaines. La ligne directrice pour
le choix de la méthode et de ce qu’elle mesure sont indiqués dans le Tableau 1.
Afin d’améliorer la précision de l’obtention du taux de ventilation ou du débit d’air spécifique, il est
parfois nécessaire d’élaborer des mesures approchant des conditions prérequises pour les méthodes
de mesure. En particulier, si une méthode de mesure exigeant l’uniformité de la concentration dans la
zone de mélange réelle est utilisée, il est préférable de forcer le mélangeage de l’air intérieur. En général,
le mélange forcé de l’air intérieur a peu d’effet sur le taux de ventilation ou le débit d’air spécifique,
mais il existe un risque qu’il affecte le taux de ventilation mesuré si une ventilation naturelle due à
des différences de température prédomine et si la température à l’intérieur de la pièce est distribuée
de manière significative (si la distribution de température dans la pièce est non homogène), ou si le
débit d’air émis par un ventilateur pour les besoins du mélangeage de l’air affecte directement les zones
2 © ISO 2017 – Tous droits réservés
de fuite dans les bâtiments. Dans de tels cas, le système de mélangeage doit être amélioré ou il est
recommandé de choisir une méthode de mesure pouvant garantir l’uniformité de la concentration sans
mélangeage.
Dans le Tableau 1, les spécifications des diverses applications sont décrites de la manière suivante:
— «la concentration dans la pièce peut n’être maintenue uniforme que pour la phase initiale» signifie
l’uniformisation de la concentration dans la zone de mélange réelle par une méthode telle que
le mélange forcé lors de l’alimentation en gaz traceur dans la zone, mais autorise en principe la
distribution de la concentration pendant le mesurage;
— s’il est spécifié que «la concentration dans la pièce peut être maintenue uniforme à tout instant»,
un mélangeage forcé continu de l’air dans la zone de mélange réelle est préférable. Cependant, si la
méthode par concentration constante est utilisée, et si la concentration est contrôlée en injectant
le gaz traceur à plusieurs endroits et que l’air est prélevé à plusieurs endroits, il est possible de
supposer que la concentration est uniforme sans mélangeage;
— «la concentration moyenne du gaz d’évacuation peut être mesurée» peut désigner des situations
dans lesquelles la concentration dans une zone de mélange réelle est uniformisée par mélangeage,
ou des situations où la pression à l’intérieur d’une zone est maintenue inférieure à celle de l’extérieur
en utilisant le système de ventilation (ou d’extraction), ou des situations où la surface de fuite est
extrêmement faible, de sorte que le taux d’exfiltration peut être ignoré et que les voies d’évacuation
peuvent être spécifiées au préalable;
— lorsque les méthodes de mesure utilisées exigent que le «volume d’une zone de mélange réelle soit
connu», le volume de la zone de mélange réelle peut être estimé en utilisant les dimensions de la
pièce. Toutefois, dans le cas de la méthode par moyenne de la concentration inverse et de la méthode
par concentration moyenne, une précision importante n’est pas nécessaire pour l’évaluation du
volume de la zone de mélange réelle si une période suffisamment longue est utilisée pour évaluer le
taux de ventilation;
— les méthodes de mesure pouvant être appliquées dans les situations où «la fluctuation du taux de
ventilation peut être ignorée» s’appuient sur l’hypothèse que le taux de ventilation ou le débit d’air
spécifique ne change pas au cours du temps;
— le volume du gaz traceur est défini comme la valeur de la température d’évacuation convertie
en densité. Lorsque l’air de la pièce est bien mélangé, la température de la pièce correspond
approximativement à la température d’évacuation;
— outre les méthodes de mesure du Tableau 1, il existe la méthode de la dose intermittente qui permet
de mesurer le volume d’une zone de mélange réelle et le taux de ventilation en même temps;
— pour le mesurage du taux de ventilation parmi les autres mesurages, si le volume d’une zone de
mélange réelle est connu, le taux de ventilation peut être obtenu en multipliant le volume de la
zone de mélange réelle par le débit d’air spécifique, puis en effectuant la conversion du taux de
ventilation.
Tableau 1 — Relation entre la méthode, l’application et les quantités estimées
Application et quantités mesurées
Application Quantités mesurées
La
concen- La
tration concen- La Le Flexibi-
La fluc-
dans la tration concen- volume lité vis-à-
tuation
pièce dans la tration de la vis d’un
du taux Taux de ven-
Méthode
peut pièce moyenne zone de taux de
de ven- tilation ou
n’être peut être du gaz mé- ventila-
tilation débit d’air
main- main- d’éva- lange tion tran-
peut spécifique
tenue tenue cuation réelle sitoire
être
uniforme uniforme peut être est signifi-
ignorée
que pour à tout mesurée connu catif
la phase instant
initiale
Méthode par Méthode par décroissance Débit d’air
— • — — — Δ
décroissance de la à deux points spécifique
concentration
Méthode par décroissance Débit d’air
— • — — •
multipoint spécifique
Méthode par concentra-
Débit d’air
tion dégressive du gaz • — • — •
spécifique
d’évacuation
Méthode par impulsions Taux de
— — • — •
ventilation
Méthode par dose Méthode par moyenne de la Taux de
— • — • — Δ
continue concentration inverse ventilation
Méthode par concentra- Taux de
— • — • •
tion moyenne ventilation
Méthode par concentration Taux de
— — • — •
stationnaire ventilation
Méthode par concentration constante Taux de
— • — — — Δ
ventilation
«•» indique la condition nécessaire pour que l’application mesure la grandeur conformément à chaque méthode.
«—» indique qu’il ne s’agit pas d’une condition nécessaire pour l’application de chaque méthode.
«Δ» indique une applicabilité raisonnable, car l’équation de base pour l’obtention de la méthode de mesure permet une modification dans
le temps du taux de ventilation.
«» indique une difficulté, car l’équation de base pour l’obtention de la méthode de mesure suppose un taux de ventilation constant.
4.2 Méthode par décroissance de la concentration
4.2.1 Principe
Au début de l’essai, le gaz traceur est introduit dans la zone où le taux de ventilation doit être évalué en
s’appuyant sur les données de décroissance de la concentration obtenues. Dans le cas d’un mélangeage
forcé pour l’obtention d’une répartition uniforme ou si la concentration moyenne de l’évacuation peut
être mesurée, il peut n’y avoir qu’un point de mesure. La quantité de gaz traceur nécessaire est très
faible pour un mesurage et il n’est pas exigé de mesurer la quantité de gaz injecté, sauf pour la méthode
par impulsions.
4 © ISO 2017 – Tous droits réservés
L’équation de base qui peut être communément appliquée aux méthodes est telle qu’indiquée dans la
3 3
Formule (1), exprimée en m /h ou en m /s:
dV t
()
gaz
=−Ct Qt (1)
() ()
E v
dt
où
t est le temps, en h ou en s;
V (t)
gaz
3
est le volume total de gaz traceur dans une zone à l’instant t = Cx,tdV , en m ;
()
V
∫∫∫
x est l’endroit dans une zone;
3 3
C(x, t) est la concentration à t, x dans une zone, en m /m ;
Q (t) est le taux de ventilation à t, en m /h;
v
3 3
C (t) est la concentration moyenne de l’évacuation à «t», en m /m .
E
NOTE La Formule (1) suppose que la différence entre les densités d’air intérieur et extérieur, résultant
principalement de la différence de température, peut être négligée.
4.2.2 Méthode par décroissance à deux points
Avec la concentration dans une zone de mélange réelle continuellement uniformisée, le taux de
renouvellement d’air moyen de la période de mesure est calculé du premier point de mesure au dernier
point de mesure. Il n’est pas nécessaire que le débit d’air spécifique soit constant pendant le mesurage.
La Formule (2) est établie à partir des conditions ci-dessus:
Vt =⋅VC t
() ()
gazemz
(2)
Ct =Ct
() ()
E
où
3 3
C(t) est la concentration dans une zone de mélange réelle (répartition uniforme) à t, en m /m ;
V est le volume d’une zone de mélange réelle (il est supposé qu’aucune modification n’a lieu au
emz
cours du temps) = Cx,tdVC t , en m .
() ()
VE
∫∫∫
La Formule (1) et la Formule (2) permettent d’obtenir la Formule (3) pour arriver à la Formule (4):
t t Qt
()
dC
2 2
=− dt (3)
∫∫
t t
Ct V
1 () 1
emz
Ct
()
N = log (4)
e
tt− Ct
()
21 2
où
t est le temps, en h;
t est le premier point de mesure, en h;
t est le dernier point de mesure, en h;
t
Qt
1 ()
est le débit d’air spécifique moyen = dt , en 1/h.
N
∫
t
tt− V
21 emz
Sur la base des données de concentration mesurées en deux instants différents, le débit d’air spécifique
moyen pendant la période de mesure est calculé sur cette période. Pendant la période de mesurage, la
concentration doit être maintenue dans la zone de mélange réelle uniforme. Il est nécessaire pour une
mesure précise du débit d’air spécifique que la différence de concentration entre le premier point et le
dernier point de mesure soit largement supérieure à l’erreur de mesure de la concentration.
4.2.3 Méthode par décroissance multipoint
Le débit d’air spécifique est calculé lorsque la répartition de la concentration dans une zone de mélange
réelle est maintenue uniforme et que le taux de ventilation ne fluctue pas au cours du temps.
La Formule (5) est obtenue à partir de la Formule (3) avec un taux de ventilation constant:
loglCt = og Ct −−Nt t (5)
() () ()
ee 11
où, N est le débit d’air spécifique, en h.
Le débit d’air spécifique est calculé en appliquant les données mesurées de la concentration à l’aide de la
méthode linéaire des moindres carrés, dans la Formule (5). La condition préalable de non-fluctuation du
débit d’air spécifique au cours du temps est confirmée lorsque log C(t) est tracé en fonction de t et qu’il
e
existe une relation linéaire. L’absence de relation linéaire indique que le taux de ventilation n’est pas
constant, et que le débit d’air spécifique obtenu à l’aide de cette méthode n’est pas le débit d’air spécifique
moyen. Dans cette situation, il convient d’appliquer la méthode par décroissance à deux points.
4.2.4 Méthode par concentration dégressive du gaz d’évacuation
Le débit d’air spécifique est calculé lorsque la concentration moyenne du gaz d’évacuation est mesurable,
la répartition de la concentration dans une zone de mélange réelle au premier point de mesure est
uniforme, et le taux de ventilation ne fluctue pas au cours du temps. Cette méthode peut également être
appliquée lorsque la concentration est répartie après le début du mesurage. Le mesurage simultané de
l’âge moyen de distribution d’air est possible.
6 © ISO 2017 – Tous droits réservés
Lorsque le temps est intégré jusqu’à ∞ en appliquant un taux de ventilation constant dans la Formule (1),
la Formule (6) est obtenue:
∞∞
dV tQ= vC tdt (6)
() ()
gazE
∫∫
tt
Si la concentration dans une zone de mélange réelle est rendue uniforme au premier point de mesure, le
résultat est:
Vt =⋅VC t
() ()
gaze11mz
et lorsque suffisamment de temps s’est écoulé, le résultat est:
V ∞ =0
()
gaz
ce qui donne la Formule (7):
ct
()
N = (7)
∞
Ct dt
()
E
∫
t
Cela signifie que la valeur réciproque de l’âge local moyen de l’air dans la bouche d’évacuation devient le
débit d’air spécifique dans la pièce. S’il existe plusieurs bouches d’évacuation, la concentration moyenne
de l’évacuation pondérée par le débit d’air évacué à chaque bouche d’évacuation est utilisée.
NOTE Se reporter à l’Annexe F si la différence de température entre l’évacuation et la pièce ne peut pas être
ignorée.
4.2.5 Méthode par impulsions
Le taux de ventilation est calculé lorsque la concentration moyenne de l’évacuation est mesurable et
que le taux de ventilation ne fluctue pas au cours du temps. Le volume de gaz traceur fourni au premier
point de mesure doit être évalué avec précision, mais il n’est pas nécessaire que la répartition de la
concentration dans une zone soit uniforme.
Dans cette situation, dans la Formule (6), V (t ) est déjà connu, et lorsque suffisamment de temps s’est
gaz 1
écoulé, le résultat est:
V ∞ =0
()
gaz
ce qui donne la Formule (8):
Vt
()
gaz 1
Q = (8)
v
∞
Ct dt
()
E
∫
t
où, V (t) est le volume de gaz traceur (= volume de gaz traceur fourni) retenu dans la pièce à l’instant
gaz
de début du mesurage t , en m .
NOTE Pour le volume du gaz traceur, une valeur de la température d’évacuation convertie en densité est
utilisée.
4.3 Méthode par dose continue
4.3.1 Principe
Avec une alimentation continue en gaz traceur dans la zone, le taux de ventilation est mesuré par la
quantité de gaz fourni et les données de mesure de la concentration. En cas d’utilisation d’une méthode
de mesure exigeant une concentration répartie uniformément à travers la zone de mélange réelle avec
le gaz traceur fourni, plusieurs points de contrôle de la concentration sont normalement exigés pour
vérifier la répartition uniforme de la concentration. La quantité de gaz traceur fourni augmente avec la
durée du mesurage; cependant la méthode peut être appliquée à un mesurage s’étendant sur une longue
période. Le mesurage passif utilisant du dioxyde de carbone généré par l’expiration des occupants
comme gaz traceur est également l’une des méthodes par concentration continue.
La formule de base pouvant être associée à l’ensemble des méthodes est telle qu’indiquée dans la
Formule (9):
dV t
()
gaz
=mt −Ct Qv t (9)
() () ()
E
dt
où, m(t) est la dose de gaz traceur à t, en m /h.
4.3.2 Méthode par moyenne de la concentration inverse
Le débit d’air spécifique moyen est calculé du début à la fin du mesurage, lorsque la répartition de la
concentration dans une zone de mélange réelle est maintenue uniforme. Il n’est pas nécessaire que le
taux de ventilation soit constant pendant le mesurage, mais la concentration instantanée, le dosage
instantané de gaz traceur et le volume de la zone de mélange réelle sont exigés.
La Formule (10) est établie à partir des conditions supposées:
Vt =⋅VC t
() ()
gazemz
(10)
Ct =Ct
() ()
E
où
3 3
C(t) est la concentration dans une zone de mélange réelle (répartition uniforme) à t, en m /m ;
V est le volume d’une zone de mélange réelle, en m .
emz
La Formule (9) et la Formule (10) permettent d’obtenir la Formule (11) pour arriver à la Formule (12):
t t mt t
()
dC
2 2 2
V = dt − Qt dt (11)
()
emz v
∫∫ ∫
t t t
Ct Ct
1 () 1 () 1
Ct
V ()
m
emz
Q = + log (12)
v e
C tt− Ct
()
21 2
où
t est le temps, en h;
t est le premier point de mesure, en h;
t est le dernier point de mesure, en h;
t
est le débit d’air spécifique moyen = Qt dt en m /h;
()
Q v
∫
v
t
tt−
21
t mt
()
1 2
m
= dt , en m /h.
∫
t
tt− Ct
()
C 1
21
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mC est généralement différent de mC . Lorsque la dose de gaz traceur pendant le mesurage est
()
()
constante et est égale à m, mC est remplacé par 1 C . Lorsque la durée de mesure est suffisante,
() ()
l’effet du second terme du côté droit de la Formule (12) est amoindri; dans de telles circonstances, cette
méthode peut donc être appliquée également lorsqu’une précision suffisante n’est pas atteinte pour
l’estimation du volume de la zone de mélange réelle. Immédiatement après le début du dosage du gaz
traceur, la concentration est en général faible, ce qui tend à retarder fortement la réponse du système de
mesurage de la concentration, système d’échantillonnage inclus, et qui crée des erreurs de la valeur
mesurée de la concentration; à ce point, les données ne doivent pas être utilisées pour le calcul du taux
de ventilation.
4.3.3 Méthode par concentration moyenne
Lorsque la répartition de la concentration dans une zone de mélange réelle a été rendue constamment
uniforme, le taux de ventilation qui ne fluctue pas au cours du temps est calculé. Lorsque la durée
de mesure est suffisante, il est possible d’effectuer le calcul en n’utilisant que la dose de gaz traceur
moyenne et la concentration moyenne pendant le mesurage.
Une fois que la Formule (10) est supposée pour la Formule (9), l’intégration dans le temps de mesure
fournit la Formule (13):
t t t2
2 2
Ct Qt dt = mt dt −VdC (13)
() () ()
emz
∫∫ ∫
t t t1
1 1
Si Q (t) = Q sans modification du taux de ventilation au cours du temps, la Formule (14) est obtenue:
v v
Ct −Ct
m V () ()
emz
Q =− (14)
tt−
C
C
21
où
t
m= mt dt , en m /h;
()
∫
t
tt−
t2
3 3
C = Ct dt , en m /m
()
∫
t1
tt−
Lorsque la durée de mesure est suffisante, l’effet du second terme de la Formule (14) est relativement
faible et peut être ignoré. Cependant, en cas de changements de taux de ventilation au cours du temps, si
le théorème de la valeur moyenne est appliqué dans la Formule (13), la Formule (15) est obtenue:
Ct −Ct
V () ()
m
emz
Qv ξξ=− , tt≤≤ (15)
()
tt−
C C
21
Le taux de ventilation obtenu avec la Formule (15) n’est valable qu’à un instant donné pendant le
mesurage, il ne correspond pas au taux de ventilation moyen. Le taux de ventilation obtenu avec
la Formule (15) est valable dans les cas où l’objectif est de simuler la production de la substance
contaminante dans la pièce à l’aide du dosage d’un gaz traceur et d’estimer la concentration moyenne
à laquelle l’occupant est exposé. Ainsi, lorsqu’il est possible de mesurer la concentration et le dosage
instantanés du gaz traceur pour les besoins du mesurage du taux de ventilation moyen, il convient
d’utiliser la méthode par concentration inverse.
4.3.4 Méthode par concentration stationnaire
Le taux de ventilation est calculé lorsqu’il ne fluctue pas au cours du temps, dans des conditions où la
concentration moyenne de l’évacuation est mesurable. Cette méthode peut aussi être appliquée lorsque
la concentration est répartie dans une zone.
La Formule (16) est obtenue lorsqu’un taux stationnaire est atteint et qu’il n’y a pas de modifications
dans le temps dans la Formule (9):
m
Q = (16)
v
C
E
où
m est la dose de gaz traceur, en m /h;
3 3
C est la concentration moyenne de l’évacuation en m /m .
E
Cela signifie que le taux de ventilation est obtenu en divisant la concentration constante par la dose de
gaz traceur.
4.4 Méthode par concentration constante
Afin de rendre la concentration régulièrement constante autour de la valeur cible dans une zone réelle,
il convient que la dose de gaz traceur soit contrôlée et que le taux de ventilation soit évalué à partir
du dosage du gaz traceur. Même lorsque l’air intérieur n’est pas mélangé de manière uniforme, il est
possible de rendre la répartition de la concentration uniforme en établissant plusieurs points de dosage
et de mesure du gaz traceur. Un équipement particulier est nécessaire pour contrôler le dosage du gaz
traceur.
L’équation de base à appliquer est indiquée à la Formule (17) (la concentration de référence a été prise
égale à 0 pour faciliter la compréhension):
dV ()t
gaz
0= =mt −CQ t (17)
() ()
cible
dt
où
3 3
C est la concentration cible pour la méthode par concentration constante, en m /m ;
cible
Q (t) est le taux de ventilation à l’instant t, en m /h;
v
m(t) est la dose de gaz traceur à l’instant t, en m /h.
De même, le taux de ventilation est calculé avec la Formule (18):
mt
()
Qt = (18)
()
C
cible
4.5 Type de gaz traceur
Le Tableau 2 fournit la liste des six types de gaz traceur utilisés pour le mesurage du taux de ventilation
dans une zone.
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Tableau 2 — Types de gaz traceur
Hexafluorure Hydrocarbure Monoxyde
a b e
Type de gaz Hélium Dioxyde de carbone Éthylène
c d f
de soufre perfluoré d’azote
CF (PFC-14)
Symbole
b c
He CO SF C H N O
2 6 2 4 2
chimique
C F (PFC-16)
2 6
Absorption
Absorption Absorption Absorption
Méthode de infrarouge
GC-TCD infrarouge GC-ECD infrarouge GC GC-ECD infrarouge
mesure des gaz et
des gaz des gaz des gaz
FID et GC
Exemple de dé-
−6 −6 −6 −6 −6 −6
tection limite 300 × 10 1 × 10 70 × 10 0,001 × 10 — 0,1 × 10 0,1 × 10
inférieure
Concentration
−6 −6 −6
— 5 000 × 10 1 000 × 10 — — 25 × 10
admissible
Densité
EXEMPLE:
relative par
0,138 1,545 5,302 0,974 1,53
PFC-14: 3,06
rapport
PFC-16: 4,80
à l’air [-]
EXEMPLE:
Potentiel de
réchauffement — 1 23 900 — 310
PFC-14: 6 500
global (PRG)
PFC-16: 9 200
NOTE 1 Outre les gaz cités ci-dessus, l’azote, le monoxyde de carbone, l’éthane, le méthane, l’isobutène,
l’octafluorocyclobutane, le trifluorobromométhane, le dichlorodifluorométhane et le dichlorotétrafluorométhane peuvent
aussi être utilisés comme gaz traceurs.
NOTE 2 Dans le tableau, GC indique la Chromatographie en phase Gazeuse de manière générale, GC-TCD est la
Chromatographie en phase Gazeuse avec Détection de Conductivité Thermique et GC-ECD est la Chromatographie en phase
Gazeuse avec Détection à Capture d’Électron.
NOTE 3 Le Potentiel de réchauffement global est défini comme le potentiel d’effet de serre relatif en masse par rapport au
dioxyde de carbone.
NOTE 4 L’absorption infrarouge des gaz comprend la spectroscopie en transmission (TS) et la spectroscopie
photoacoustique (PAS).
a
L’hélium est chimiquement stable.
b
Le CO se dissout dans l’eau et peut être adsorbé dans les matériaux du bâtiment ou les meubles; il ne convient pas à
une mesure précise. Toutefois, si la mesure n’exige pas une grande précision, le CO est souvent utilisé. Le CO généré par
2 2
les occupants ou toute autre source interne doit être pris en compte. Si ce taux d’émission de CO n’est pas connu, ce traceur
ne peut pas être utilisé.
c
Le SF présente un fort potentiel de réchauffement global et il convient de ne pas l’utiliser en grande quantité. Le SF
6 6
est un gaz inerte. Chauffé à 500 °C, il engendre des gaz toxiques. Il convient donc de ne pas l’utiliser dans un espace où un
radiateur soufflant est utilisé et où le SF traverse la source de chaleur.
d
Le PFC présente un fort potentiel de réchauffement global et il convient de ne pas l’utiliser en grande quantité.
e
L’éthylène est inflammable et il convient de le manipuler avec beaucoup de soin.
f
Le N O présente un fort potentiel de réchauffement global et il convient de ne pas l’utiliser en grande quantité. Le N O
2 2
se dissout dans l’eau et réagit avec l’aluminium. Il s’enflamme à haute température. Il faut prendre soin de ne pas l’utiliser
au-delà de sa concentration admissible, car il a des effets sur la santé.
4.6 Appareillage de mesure
4.6.1 Généralités
Les instruments de mesure exigés sont répertoriés dans le Tableau 3 en fonction des groupes de
méthodes de mesure indiqués dans le T
...
Questions, Comments and Discussion
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