ISO 13791:2012

NORME ISO
INTERNATIONALE 13791
Deuxième édition
2012-03-15


Performance thermique des bâtiments —
Calcul des températures intérieures en
été d'un local sans dispositif de
refroidissement — Critères généraux et
procédures de validation
Thermal performance of buildings — Calculation of internal
temperatures of a room in summer without mechanical cooling —
General criteria and validation procedures




Numéro de référence
ISO 13791:2012(F)
©
ISO 2012

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ISO 13791:2012(F)

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ISO 13791:2012(F)
Sommaire Page
Avant-propos . v
Introduction . vii
1  Domaine d'application . 1
2  Références normatives . 1
3  Termes, définitions, symboles et unités . 2
3.1  Termes et définitions . 2
3.2  Symboles et unités . 3
3.3  Indices . 6
4  Détermination des températures intérieures . 6
4.1  Hypothèses . 6
4.2  Évaluation des températures utiles . 7
4.2.1  Température de l'air intérieur . 7
4.2.2  Température superficielle intérieure . 8
4.2.3  Surface délimitant deux couches solides . 8
4.2.4  Surface d'une lame d'air . 9
4.2.5  Surface extérieure d'un élément du local . 10
4.2.6  Températures utiles relatives à des parois particulières . 10
4.3  Bilan thermique du local . 11
4.4  Conditions aux limites . 11
4.4.1  Local unique . 11
4.4.2  Locaux identiques . 12
4.4.3  Local adjacent avec valeur de la température d'air définie . 15
4.4.4  Plancher sur terre-plein . 16
4.4.5  Sous-sol ou vide sanitaire . 16
4.4.6  Plancher sous comble . 16
4.5  Termes des équations de bilan thermique . 16
4.5.1  Conduction thermique à travers des éléments . 16
4.5.2  Transfert thermique convectif . 17
4.5.3  Transferts thermiques radiatifs en courte longueur d'onde . 20
4.5.4  Transfert thermique radiatif en grande longueur d'onde . 24
4.5.5  Apports internes . 27
4.5.6  Flux thermique dû à la ventilation . 27
5  Détermination de l'humidité intérieure . 28
6  Méthode pour effectuer des calculs . 29
6.1  Généralités . 29
6.2  Données climatiques de référence . 29
6.2.1  Généralités . 29
6.2.2  Données climatiques de référence pour une période longue . 29
6.2.3  Séquence chaude de référence . 30
6.3  Caractéristiques géométriques et thermophysiques des éléments constituants du local . 30
6.4  Apports internes de référence . 30
6.5  Comportement de référence des occupants . 30
6.6  Méthode de calcul . 31
6.6.1  Généralités . 31
6.6.2  Définition des conditions initiales . 31
6.6.3  Prévision des températures intérieures . 31
7  Compte-rendu de calcul . 31
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ISO 13791:2012(F)
8  Méthodes de validation .32
8.1  Introduction .32
8.2  Validation des processus de transfert thermique .32
8.2.1  Généralités .32
8.2.2  Conduction thermique à travers des éléments opaques .32
8.2.3  Échanges radiatifs intérieurs en grande longueur d'onde .34
8.2.4  Surface ensoleillée d'une fenêtre en présence d'écrans extérieurs .37
8.3  Méthode de validation de l'ensemble de la méthode de calcul .40
8.3.1  Généralités .40
8.3.2  Géométrie des locaux d'essais .40
8.3.3  Propriétés thermophysiques des parois opaques .41
8.3.4  Propriétés du vitrage .41
8.3.5  Paramètres solaires .44
8.3.6  Conditions aux limites .44
8.3.7  Sources d'énergie internes .47
8.3.8  Ventilation .48
8.3.9  Descriptions des essais de validation .49
Annexe A (informative) Exemple de technique de résolution .51
Annexe B (informative) Transfert thermique par convection à travers une lame d'air ventilée .59
Annexe C (informative) Ombrage causé par les surplombs et les avancées latérales .66
Annexe D (informative) Données climatiques de référence relatives à la saison chaude .74
Annexe E (informative) Calcul des échanges radiatifs intérieurs en grande longueur d'onde dans
les bâtiments .75
Annexe F (informative) Coefficients de transferts thermiques radiatifs extérieurs en grande
longueur d'onde .76
Annexe G (informative) Facteurs solaires .78
Annexe H (informative) Apports internes .80
Annexe I (informative) Renouvellement d'air .82
Annexe J (informative) Résultats détaillés des essais de validation pris en compte dans le
« modèle global de validation » .90
Annexe K (informative) Méthode de calcul de l'humidité intérieure sans absorption ni désorption
des parois et autres structures .92
Annexe L (informative) Références normatives à des publications internationales avec
publications européennes correspondantes .95
Bibliographie .97

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ISO 13791:2012(F)
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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
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.
L'ISO 13791 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 163, Performance thermique et utilisation de
l'énergie en environnement bâti, sous-comité SC 2, Méthodes de calcul.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 13791:2004), qui a fait l'objet d'une
révision technique. Les principales modifications apportées à la version précédente sont indiquées dans le
tableau qui suit.
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ISO 13791:2012(F)
Article / paragraphe Modifications
2 Ajout de l'ISO 9050, l'ISO 10292, l'ISO 15099, l'ISO 15927-2 et l'EN 673
3.2 Suppression de q et v et ajout de m
a m a
4.2.1 Modification de l'Équation (1)
Suppression de m et ajout des descriptions de  et v
a,i a ai
4.5.6.1 Remplacement de q par m
a a
8.3.9.1 Modification des valeurs des Tableaux 22 et 23
8.3.9.2 Modification des valeurs des Tableaux 24 et 25
I.2.2 Remplacement de m par m
a
Modification de l'Équation (I.1) et ajout des descriptions de n et p
0
Modification de l'Équation (I.4) et ajout de la description de C
w
Modification de l'unité utilisée dans le Tableau I.1
I.2.3 Remplacement de m, m et m respectivement par m , m et m
w T a a,w a,T
Modification des Équations (I.5), (I.6), (I.9), (I.10), (I.11), (I.12), (I.13) et
(I.14)
Remplacement de A par A dans l'Équation (I.13)
T
Remplacement de c par C
p w
Ajout des descriptions des Équations (I.8) et (I.10)
I.2.3.3.3 Modification de la description I.2.3.3.3
I.3.2 Remplacement de c par C
p w
Remplacement de m par m
w a,w
I.3.3 Remplacement de m par m
T a,T
Annexe J Modification des valeurs des Tableaux J.1 et J.2
Annexe K Ajout d'une nouvelle annexe
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ISO 13791:2012(F)
Introduction
La présente Norme internationale est destinée aux spécialistes pour leur permettre de développer et/ou
valider des méthodes de calcul horaire des températures intérieures d'un seul local.
Les exemples d'application de telles méthodes comprennent:
a) l'évaluation du risque de surchauffe intérieure;
b) l'optimisation des aspects de conception d'un bâtiment (masse thermique d'un bâtiment, protection
solaire, taux de renouvellement d'air, etc.) pour obtenir des conditions de confort thermique;
c) l'évaluation afin de déterminer si un bâtiment nécessite un dispositif mécanique de refroidissement.
Les critères de performance d'un bâtiment ne sont pas compris. Ils peuvent être pris en considération au
niveau national. La présente Norme internationale peut également être utilisée comme référence pour la mise
au point de méthodes plus simplifiées pour les applications susmentionnées ou applications similaires.
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NORME INTERNATIONALE ISO 13791:2012(F)

Performance thermique des bâtiments — Calcul des
températures intérieures en été d'un local sans dispositif de
refroidissement — Critères généraux et procédures de

validation
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les hypothèses, conditions aux limites, équations et essais de
validation à adopter pour une méthode de calcul, en régime transitoire horaire, des températures intérieures
(de l'air et opérative) pendant les périodes chaudes, d'un seul local dépourvu d'installation de
refroidissement/chauffage en service. Elle n'impose aucune technique numérique particulière. Les essais de
validation sont inclus dans l'Article 8. Un exemple de technique de résolution est donné à l'Annexe A.
La présente Norme internationale ne renferme pas suffisamment d'informations pour définir un mode
opératoire permettant de déterminer les conditions internes de zones spéciales telles que : solariums, atriums,
éléments solaires passifs indirects (murs capteurs à stockage thermique ou murs Trombe, panneaux solaires)
et zones dans lesquelles le rayonnement solaire peut traverser le local. Dans de telles situations, il est
nécessaire de disposer de plusieurs hypothèses et de modèles de résolution plus détaillés (voir
Bibliographie).
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence (y compris les éventuels amendements)
s'applique.
ISO 6946, Composants et parois de bâtiments — Résistance thermique et coefficient de transmission
thermique — Méthode de calcul
ISO 7345, Isolation thermique — Grandeurs physiques et définitions
ISO 9050, Verre dans la construction — Détermination de la transmission lumineuse, de la transmission
solaire directe, de la transmission énergétique solaire totale, de la transmission de l'ultraviolet et des facteurs
dérivés des vitrages
ISO 9251, Isolation thermique — Conditions de transfert thermique et propriétés des matériaux —
Vocabulaire
ISO 9288, Isolation thermique — Transfert de chaleur par rayonnement — Grandeurs physiques et définitions
ISO 9346, Performance hygrothermique des bâtiments et des matériaux pour le bâtiment — Grandeurs
physiques pour le transfert de masse — Vocabulaire
ISO 10077-1, Performance thermique des fenêtres, portes et fermetures — Calcul du coefficient de
transmission thermique — Partie 1: Généralités
ISO 10077-2, Performance thermique des fenêtres, portes et fermetures — Calcul du coefficient de
transmission thermique — Partie 2: Méthode numérique pour les encadrements
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ISO 13791:2012(F)
ISO 10292, Verre dans la construction — Calcul du coefficient de transmission thermique U, en régime
stationnaire des vitrages multiples
ISO 13370, Performance thermique des bâtiments — Transfert de chaleur par le sol — Méthodes de calcul
ISO 15099, Performance thermique des fenêtres, portes et stores — Calculs détaillés
ISO 15927-2, Performance hygrothermique des bâtiments — Calcul et présentation des données
climatiques — Partie 2: Données horaires pour le dimensionnement de la charge de refroidissement
EN 410, Verre dans la construction — Détermination des caractéristiques lumineuses et solaires des vitrages
EN 673, Verre dans la construction — Détermination du coefficient de transmission thermique, U — Méthode
de calcul
3 Termes, définitions, symboles et unités
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 7345, l'ISO 9251,
l'ISO 9288, l'ISO 9346 ainsi que les suivants s'appliquent.
3.1.1
environnement intérieur
espace clos, séparé de l'environnement extérieur ou d'espaces adjacents par un élément d’ouvrage du
bâtiment
3.1.2
élément constituant d'un local
paroi, toit, plafond, plancher, porte ou fenêtre séparant l'environnement intérieur de l'environnement extérieur
ou d'un espace adjacent
3.1.3
air ambiant
air de l'environnement intérieur
3.1.4
température de l'air intérieur
température de l'air ambiant
3.1.5
température superficielle intérieure
température de la surface intérieure d'un élément de construction
3.1.6
température radiante moyenne
température surfacique uniforme d'une enceinte dans laquelle un occupant échangerait la même quantité de
chaleur radiante que dans l'enceinte non uniforme réelle
3.1.7
température opérative
température uniforme d'une enceinte dans laquelle un occupant échangerait la même quantité de chaleur par
rayonnement et convection que dans l'espace non uniforme réel
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3.2 Symboles et unités
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les symboles et unités suivants s'appliquent.
Symbole Définition Unité

2
A aire m
2
A aire de la surface en contact avec la lame d'air m
c
2
A aire de plancher m
f
2
A aire de l'élément constituant d'un local j m
j
2
A aire projetée du système considéré m
p
2
A aire ensoleillée m
s
2
A zone ombragée m
sh
2
a diffusivité thermique m /s
C capacité thermique J/K
.
c capacité thermique massique J/(kg K)
.
c capacité thermique massique de l'air J/(kg K)
a
c coefficient de décharge —
d
.
c capacité thermique massique du milieu J/(kg K)
me
c coefficient de vitesse —
v
d épaisseur m
E paramètre de ventilation —
r
F facteur de forme —
F facteur de forme de l'élément avec le ciel —
sk
f facteur de répartition solaire —
d
f facteur interne de convection —
ic
f facteur d'affaiblissement du rayonnement solaire dû aux obstacles —
s
extérieurs
f facteur d'apport solaire sur l'air —
sa
f facteur d'affaiblissement solaire —
sl
G production d'humidité kg/s
i
G entrée d'humidité par ventilation kg/s
v
3
g flux thermique par volume W/m
s
2
g accélération due à la gravité m/s
H hauteur de l'élément m
2.
h coefficient de transfert thermique surfacique W/(m K)
«à suivre»

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ISO 13791:2012(F)
Symbole Définition Unité
h coefficient de transfert thermique par convection pour les lames W/(m2.K)
a
ventilées
2.
h coefficient de transfert thermique par convection de la surface W/(m K)
c
2.
h coefficient de transfert thermique par convection pour les espaces W/(m K)
g
fermés
2.
h coefficient de transfert thermique radiatif à grande longueur d'onde W/(m K)
lr
2
I intensité de rayonnement solaire W/m
2
I composante diffuse du rayonnement solaire atteignant la surface W/m
d
2
I composante directe du rayonnement solaire atteignant la surface W/m
D
2
J radiosité en grande longueur d'onde W/m
lr,j
k coefficient de fissuration —
l longueur m
m débit d'air massique kg/s
a
m débit d'air massique forcé par ventilation mécanique kg/s
a,m
m débit d'air massique par ventilation naturelle kg/s
a,n
m débit massique dû à la température kg/s
a,T
m débit massique dû au vent kg/s
a,w
n exposant de débit —
p pression Pa
2
q densité de flux thermique W/m
2
q densité de flux thermique par convection W/m
c
2
q densité de flux thermique par conduction W/m
cd
2
q densité de flux thermique par conduction à la surface intérieure W/m
c,i
2
q densité de flux thermique due aux échanges radiatifs en grande W/m
lr
longueur d'onde avec d'autres surfaces intérieures
2
q terme correctif prenant en compte les échanges de rayonnement en W/m
sk
grande longueur d'onde de la paroi vers le ciel
2
q densité de flux thermique due au rayonnement absorbé en courte W/m
sr
longueur d'onde
2
R résistance thermique mK/W
T température thermodynamique K
T température de l’environnement K
e
T température de l'air pénétrant dans la lame d'air K
in
T température de l'air quittant la lame d'air K
out
t temps s
«à suivre»

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ISO 13791:2012(F)
Symbole Définition Unité
U coefficient de transmission thermique W/(m2.K)
V volume m3
v vitesse m/s
x,y,z coordonnées m
2
  conductance thermique W/(mK)
 flux thermique W
 flux thermique dû aux sources intérieures W
i
  flux thermique sur l'air dû aux apports solaires W
sa
  flux thermique dû au rayonnement solaire pénétrant dans le local W
sr
 flux thermique par ventilation W
v
  flux thermique dû à l'air pénétrant dans le local à travers des lames W
va
d'air au sein des éléments délimitant ce local
 absorption solaire —
 émissivité de grande longueur d'onde de la surface
  température en degrés Celsius °C
  température définie de l'air du local adjacent °C
a,d
  température de l'air du local adjacent °C
a,e
  température de l'air intérieur °C
a,i
 température de l'air alimenté mécaniquement °C
v
 conductivité thermique W/(m  K)
viscosité kg/(ms)
3
 humidité par volume de l'air intérieur kg/m
i
3
  humidité par volume de l'air entrant kg/m
in
  réflexion solaire —
3
 masse volumique de l’air kg/m
a
  coefficient de réflexion solaire moyenne des surfaces du local —
m
3
  masse volumique du milieu kg/m
me
3
  masse volumique de l'air à la température T kg/m
a,o 0
2 4
 constante de Stefan-Boltzmann W/(mK )

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ISO 13791:2012(F)
3.3 Indices
a air cd conduction
b bâtiment ec plafond extérieur
c convection ef plancher extérieur
D rayonnement solaire direct eq équivalent
d rayonnement solaire diffus ic plafond intérieur
e extérieur if plancher intérieur
g sol il section d'entrée
i intérieur lr rayonnement de grande
longueur d'onde
l quittant la section mr radiant moyen
n normal par rapport à la surface op opérative
r rayonnement sa apport solaire sur l'air
s surface sk ciel
sl affaiblissement solaire t temps
sr rayonnement de courte v ventilation
longueur d'onde
va ventilation à travers une lame
d'air

4 Détermination des températures intérieures
4.1 Hypothèses
L'évaluation de la température intérieure d'un local demande la résolution d'un système d'équations de
transfert thermique et de transfert de masse en régime transitoire entre les ambiances extérieure et intérieure,
à travers les parois opaques et transparentes constituant l'enveloppe du local. Les modes opératoires définis
dans la présente Norme internationale permettent à l'utilisateur de déterminer la température de chaque
élément, y compris l'air intérieur, en fonction du temps. Les hypothèses admises pour le calcul des
températures intérieures d'un seul local en régime transitoire, en l'absence de tout dispositif de
refroidissement, sont les suivantes:
 la température de l'air est uniforme dans tout le local;
 les différentes surfaces des éléments constituants du local sont isothermes;
 les propriétés thermophysiques des matériaux constituant les éléments du local sont indépendantes du
temps;
 la conduction thermique à travers les éléments du local (à l'exclusion du sol) est supposée
unidimensionnelle;
 la conduction thermique vers le sol à travers les éléments constituants du local est traitée par un flux
thermique unidimensionnel équivalent, conformément à l'ISO 13370;
 il n'est généralement pas tenu compte de l'effet des ponts thermiques, mais s'il est pris en considération,
la contribution des ponts thermiques au stockage thermique est ignorée;
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ISO 13791:2012(F)
 les volumes d'air sont considérés comme des lames d'air délimitées par deux surfaces isothermes et
parallèles;
 les coefficients de transfert thermique convectif : sur la face extérieure, ils dépendent de la vitesse et de
la direction du vent, et sur la face intérieure, ils dépendent de la direction du flux thermique;
 le flux thermique radiatif en grande longueur d'onde sur les faces extérieures des éléments du local est
lié au coefficient de transfert thermique indépendant du temps;
 l'environnement radiant extérieur (à l'exception du ciel) est à la température d'air extérieur (voir 4.5.4.1);
 la répartition du rayonnement solaire au sein du local est indépendante du temps;
 les dimensions de chaque élément sont mesurées à l'intérieur du loca
...