ISO 13786:2017
(Main)Thermal performance of building components — Dynamic thermal characteristics — Calculation methods
Thermal performance of building components — Dynamic thermal characteristics — Calculation methods
ISO 13786:2017 specifies the characteristics related to the dynamic thermal behaviour of a complete building component and provides methods for their calculation. It also specifies the information on building materials required for the use of the building component. Since the characteristics depend on the way materials are combined to form building components, ISO 13786:2017 is not applicable to building materials or to unfinished building components. The definitions given in ISO 13786:2017 are applicable to any building component. A simplified calculation method is provided for plane components consisting of plane layers of substantially homogeneous building materials. Annex C provides simpler methods for the estimation of the heat capacities in some limited cases. These methods are suitable for the determination of dynamic thermal properties required for the estimation of energy consumption. These approximations are not appropriate, however, for product characterization. NOTE Table 1 in the Introduction shows the relative position of ISO 13786:2017 within the set of EPB standards in the context of the modular structure as set out in ISO 52000-1.
Performance thermique des composants de bâtiment — Caractéristiques thermiques dynamiques — Méthodes de calcul
L'ISO 13786:2017 spécifie les caractéristiques relatives au comportement thermique dynamique d'un composant de bâtiment à l'état fini et fournit des méthodes pour le calcul de ces caractéristiques. Il spécifie également l'information requise sur les matériaux de construction, pour l'utilisation du composant de bâtiment. Les caractéristiques étant dépendantes de la façon dont les matériaux sont combinés pour constituer des composants de bâtiment, l'ISO 13786:2017 ne s'applique pas à des matériaux de bâtiment ou à des composants de bâtiment inachevés. Les définitions données dans l'ISO 13786:2017 sont applicables à tout composant de bâtiment. Une méthode de calcul simplifiée est donnée pour des composants plans constitués de couches planes homogènes ou quasi homogènes de matériaux de construction. L'Annexe C spécifie des méthodes simplifiées pour l'estimation de la capacité thermique dans certains cas limités. En particulier, ces méthodes conviennent pour calculer les propriétés thermiques dynamiques nécessaires à l'estimation de la consommation d'énergie. Cependant, ces approximations ne conviennent pas pour caractériser des produits. NOTE Le Tableau 1 de l'Introduction indique la position relative de l'ISO 13786:2017 dans la série de normes PEB dans le contexte de la structure modulaire définie dans l'ISO 52000‑1.
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13786
Third edition
2017-06
Corrected version
2018-03
Thermal performance of building
components — Dynamic thermal
characteristics — Calculation methods
Performance thermique des composants de bâtiment —
Caractéristiques thermiques dynamiques — Méthodes de calcul
Reference number
ISO 13786:2017(E)
©
ISO 2017
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ISO 13786:2017(E)
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the requester.
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ISO 13786:2017(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
3.1 Definitions valid for any component . 2
3.2 Definitions valid only for one dimensional heat flow . 3
3.3 Other . 5
4 Symbols and subscripts . 5
4.1 Symbols . 5
4.2 Subscripts . 6
4.3 Specific symbols . 6
5 Description of the method . 6
5.1 Output . 6
5.2 General description . 6
6 Calculation of dynamic thermal properties . 6
6.1 Output data . 6
6.2 Calculation time intervals . 7
6.3 Input data . 7
6.4 Period of the thermal variations . 8
6.5 Heat capacity . 8
7 Heat transfer matrix of a multi-layer component . 8
7.1 General . 8
7.2 Procedure . 8
7.3 Heat transfer matrix of a homogeneous layer. 9
7.4 Heat transfer matrix of plane air cavities . 9
7.5 Heat transfer matrix of a building component . 9
8 Dynamic thermal characteristics .10
8.1 Characteristics for any component .10
8.2 Characteristics for components consisting of plane and homogeneous layers .10
8.2.1 Thermal admittances and periodic thermal conductances .10
8.2.2 Modified admittance for internal partitions .10
8.2.3 Areal heat capacities .10
8.2.4 Periodic thermal transmittance and decrement factor .11
9 Report .11
9.1 Calculation report .11
9.2 Summary of results .12
Annex A (normative) Input and method selection data sheet — Template .13
Annex B (informative) Input and method selection data sheet — Default choices .15
Annex C (normative) Simplified calculation of the heat capacity .17
Bibliography .19
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ISO 13786:2017(E)
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.
ISO 13786 was prepared by ISO Technical Committee ISO/TC 163, Thermal performance and energy use
in the built environment, Subcommittee SC 2, Calculation methods, in collaboration with the European
Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 89, Thermal performance of
buildings and building components, in accordance with the Agreement on technical cooperation between
ISO and CEN (Vienna Agreement).
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 13786:2007), which has been technically
revised.
The changes in the third edition are mostly editorial. This document has been re-drafted according to
CEN/TS 16629:2014.
This corrected version of ISO 13786 incorporates the following correction:
2 2
— In Formula (C.5) the symbol É has been corrected to ω .
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ISO 13786:2017(E)
Introduction
This document is part of a series aimed at the international harmonization of the methodology for
assessing the energy performance of buildings. Throughout, this series is referred to as a “set of EPB
standards”.
All EPB standards follow specific rules to ensure overall consistency, unambiguity and transparency.
All EPB standards provide a certain flexibility with regard to the methods, the required input data and
references to other EPB standards, by the introduction of a normative template in Annex A and Annex B
with informative default choices.
For the correct use of this document, a normative template is given in Annex A to specify these choices.
Informative default choices are provided in Annex B.
The main target groups for this document are architects, engineers and regulators.
Use by or for regulators: In case the document is used in the context of national or regional legal
requirements, mandatory choices may be given at national or regional level for such specific
applications. These choices (either the informative default choices from Annex B or choices adapted to
national/regional needs, but in any case following the template of Annex A) can be made available as
national annex or as separate (e.g. legal) document (national data sheet).
NOTE 1 So in this case:
— the regulators will specify the choices;
— the individual user will apply the document to assess the energy performance of a building, and thereby use
the choices made by the regulators.
Topics addressed in this document can be subject to public regulation. Public regulation on the same
topics can override the default values in Annex B. Public regulation on the same topics can even, for
certain applications, override the use of this document. Legal requirements and choices are in general
not published in standards but in legal documents. In order to avoid double publications and difficult
updating of double documents, a national annex may refer to the legal texts where national choices
have been made by public authorities. Different national annexes or national data sheets are possible,
for different applications.
It is expected, if the default values, choices and references to other EPB standards in Annex B are not
followed due to national regulations, policy or traditions, that:
— national or regional authorities prepare data sheets containing the choices and national or regional
values, according to the model in Annex A. In this case a national annex (e.g. NA) is recommended,
containing a reference to these data sheets;
— or, by default, the national standards body will consider the possibility to add or include a national
annex in agreement with the template of Annex A, in accordance to the legal documents that give
national or regional values and choices.
Further target groups are parties wanting to motivate their assumptions by classifying the building
energy performance for a dedicated building stock.
More information is provided in the Technical Report (ISO/TR 52019-2) accompanying this document.
The subset of EPB standards prepared under the responsibility of ISO/TC 163/SC 2 cover inter alia:
— calculation procedures on the overall energy use and energy performance of buildings;
— calculation procedures on the internal temperature in buildings (e.g. in case of no space heating or
cooling);
— indicators for partial EPB requirements related to thermal energy balance and fabric features;
© ISO 2017 – All rights reserved v
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ISO 13786:2017(E)
— calculation methods covering the performance and thermal, hygrothermal, solar and visual
characteristics of specific parts of the building and specific building elements and components, such
as opaque envelope elements, ground floor, windows and facades.
ISO/TC 163/SC 2 cooperates with other technical committees for the details on appliances, technical
building systems, indoor environment, etc.
This document provides the means (in part) to assess the contribution that building products and
services make to energy conservation and to the overall energy performance of buildings.
This document provides calculation methods for the dynamic thermal characteristics of a building
component. These characteristics describe the thermal behaviour of the component when it is subject
to variable boundary conditions, i.e. variable heat flow rate or variable temperature on one or both of
its boundaries. In this document, only sinusoidal boundary conditions are considered: boundaries are
submitted to sinusoidal variations of temperature or heat flow rate.
The properties considered are thermal admittances and thermal dynamic transfer properties, relating
cyclic heat flow rate to cyclic temperature variations. Thermal admittance relates heat flow rate to
temperature variations on the same side of the component. Thermal dynamic transfer properties relate
physical quantities on one side of the component to those on the other side. From the aforementioned
properties, it is possible to define the heat capacity of a given component which quantifies the heat
storage property of that component.
The dynamic thermal characteristics defined in this document can be used in product specifications of
complete building components.
The dynamic thermal characteristics can also be used in the calculation of:
— the internal temperature in a room,
— the daily peak power and energy needs for heating or cooling, and
— the effects of intermittent heating or cooling, etc.
Table 1 shows the relative position of this document within the set of EPB standards in the context of
the modular structure as set out in ISO 52000-1.
NOTE 2 In ISO/TR 52000-2, the same table can be found, with, for each module, the numbers of the relevant
EPB standards and accompanying technical reports that are published or in preparation.
NOTE 3 The modules represent EPB standards, although one EPB standard could cover more than one module
and one module could be covered by more than one EPB standard, for instance, a simplified and a detailed method
respectively. See also Tables A.1 and B.1.
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ISO 13786:2017(E)
Table 1 — Position of this document (in casu M2–9) within the modular structure of the set of
EPB standards
Building
Overarching Technical building systems
(as such)
Buil
De Do ding
Hu
hu mes auto
Sub Ven mi PV,
Descrip Descrip Descrip Hea Coo mi tic Ligh ma
mo tila difi wind,
tions tions tions ting ling difi hot ting tion
dule tion ca .
ca wat and
tion
tion er cont
rol
sub1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11
1 General General General
Common
terms and
Building
definitions;
a
2 energy Needs
symbols,
needs
units and
subscripts
(Free) Indoor
Maximum
conditions
3 Applications load and
without
power
systems
Ways to ex- Ways to ex- Ways to ex-
4 press energy press energy press energy
performance performance performance
Building
Heat transfer
categories Emission
5 by transmis-
and building and control
sion
boundaries
Building Heat transfer
occupancy by infiltra- Distribution
6
and operating tion and and control
conditions ventilation
Aggregation
of energy
Internal heat Storage and
7 services
gains control
and energy
carriers
Building Solar heat Generation
8
zoning gains and control
Building Load dis-
Calculated
dynamics ISO patching and
9 energy per-
(thermal 13786 operating
formance
mass) conditions
Measured Measured Measured
10 energy per- energy per- energy per-
formance formance formance
11 Inspection Inspection Inspection
Ways to ex-
12 press indoor BMS
comfort
External
13 environment
conditions
Economic
14
calculation
a
The shaded modules are not applicable.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 13786:2017(E)
Thermal performance of building components — Dynamic
thermal characteristics — Calculation methods
1 Scope
This document specifies the characteristics related to the dynamic thermal behaviour of a complete
building component and provides methods for their calculation. It also specifies the information on
building materials required for the use of the building component. Since the characteristics depend
on the way materials are combined to form building components, this document is not applicable to
building materials or to unfinished building components.
The definitions given in this document are applicable to any building component. A simplified calculation
method is provided for plane components consisting of plane layers of substantially homogeneous
building materials.
Annex C provides simpler methods for the estimation of the heat capacities in some limited cases.
These methods are suitable for the determination of dynamic thermal properties required for the
estimation of energy consumption. These approximations are not appropriate, however, for product
characterization.
NOTE Table 1 in the Introduction shows the relative position of this document within the set of EPB standards
in the context of the modular structure as set out in ISO 52000-1.
2 Normative references
The following documents are referred to in text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 6946, Building components and building elements — Thermal resistance and thermal transmittance —
Calculation method
ISO 7345, Thermal insulation — Physical quantities and definitions
ISO 10211, Thermal bridges in building construction — Heat flows and surface temperatures — Detailed
calculations
ISO 52000-1:2017, Energy performance of buildings — Overarching EPB assessment — Part 1: General
framework and procedures
NOTE 1 Default references to EPB standards other than ISO 52000-1 are identified by the EPB module code
number and given in Annex A (normative template in Table A.1) and Annex B (informative default choice in
Table B.1).
EXAMPLE EPB module code number: M5–5, or M5–5,1 (if module M5–5 is subdivided), or M5–5/1 (if
reference to a specific clause of the standard covering M5–5).
NOTE 2 In this document, there are no choices in references to other EPB standards. The sentence and note
above is kept to maintain uniformity between all EPB standards.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 7345, ISO 52000-1, and the
following apply.
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ISO 13786:2017(E)
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
3.1 Definitions valid for any component
3.1.1
building element
major part of a building
EXAMPLE Wall, floor or roof.
3.1.2
building component
building element or a part of it
Note 1 to entry: In this document, the word “component” is used to indicate both element and component.
3.1.3
thermal zone of a building
part of a building throughout which the internal temperature is assumed to have negligible spatial
variations
Note 1 to entry: A component separates two zones, designated in this document by m and n.
Note 2 to entry: The external environment can also be considered a zone.
3.1.4
sinusoidal conditions
conditions in which the variations of the temperature and heat flows around their long term average
values are described by a sine function of time
Note 1 to entry: Using complex numbers, the temperature in zone n can be described by Formula (1) and the heat
flow by Formula (2):
jjωωt − t
1
ˆˆ ˆ
θθ()tt=+ θω××cos +ψθ=+ ××θθee+× (1)
()
nn nn +−n n
2
1 jjωωt − t
ˆˆ ˆ
ΦΦ()tt=+ ΦΦ××cos ωϕ⋅+ =+ ××ΦΦee+× (2)
()
nn nn +−n n
2
where
θ and Φ are average values of temperature and heat flow;
n n
ˆ
ˆ
θ and Φ are amplitudes of temperature and heat flow variations;
n n
ˆ
ˆ
θ and Φ are complex amplitudes defined by
±n ±n
±jjψϕ±
ˆˆ ˆˆ
θθ==eeand ΦΦ (3)
±nn ±nn
where ω is the angular frequency of the variations.
2 © ISO 2017 – All rights reserved
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ISO 13786:2017(E)
3.1.5
periodic thermal conductance
L
mn
complex number relating the periodic heat flow into a component to the periodic temperatures on
either side of it under sinusoidal conditions
Note 1 to entry: Another representation of the concept:
ˆ ˆˆ
Φ =×LLθθ−× (4)
mmmm mn n
Note 2 to entry: L relates the periodic heat flow on side m to the periodic temperature on side m when the
mm
temperature amplitude on side n is zero. L relates the periodic heat flow on side m to the periodic temperature
mn
on side n when the temperature amplitude on side m is zero.
Note 3 to entry: As a convention within this document, the heat flow rate is defined as positive when it enters the
surface of the component.
3.1.6
heat capacity
modulus of the net periodic thermal conductance divided by the angular frequency
Note 1 to entry: Another representation of the concept:
1
CL=× −L (5)
mmmmn
ω
2π
where ω = and T is the period of variation in seconds.
T
3.1.7
time shift
Δt
period of time between the maximum amplitude of a cause and the maximum amplitude of its effect
3.2 Definitions valid only for one dimensional heat flow
3.2.1
plane component
component for which the smallest curvature radius is at least five times its thickness
3.2.2
homogeneous material layer
layer of material in which the largest size of inhomogenities does not exceed one fifth of the thickness
of the layer
3.2.3
thermal admittance
complex quantity defined as the complex amplitude of the density of heat flow rate through the surface
of the component adjacent to zone m, divided by the complex amplitude of the temperature in the same
zone when the temperature on the other side is held constant
Note 1 to entry: Another representation of the concept:
ˆ
q
m
Y = (6)
mm
ˆ
θ
m
© ISO 2017 – All rights reserved 3
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ISO 13786:2017(E)
3.2.4
periodic thermal transmittance
complex quantity defined as the complex amplitude of the density of heat flow rate through the surface
of the component adjacent to zone m, divided by the complex amplitude of the temperature in zone n
when the temperature in zone m is held constant
Note 1 to entry: Another representation of the concept:
ˆ
q
m
Y =− (7)
mn
ˆ
θ
n
3.2.5
areal heat capacity
heat capacity divided by area of element
Note 1 to entry: Another representation of the concept:
C
1
m
κ == ×−YY (8)
m mm mn
A ω
Note 2 to entry: Using Formula (8), the heat capacities are then:
CA=×κ (9)
mm
Note 3 to entry: There are two thermal admittances and two heat capacities for a component separating two
zones, all of which depend on the period of the thermal variations.
3.2.6
decrement factor
ratio of the modulus of the periodic thermal transmittance to the steady-state thermal transmittance U
Note 1 to entry: Another representation of the concept:
ˆ
q Y
m mn
f == (10)
ˆ
U
θ ×U
n
where m ≠ n.
3.2.7
periodic penetration depth
δ
depth at which the amplitude of the temperature variations are reduced by the factor “e” in a
homogeneous material of infinite thickness subjected to sinusoidal temperature variations on its surface
Note 1 to entry: Another representation of the concept:
λ×T
δ = (11)
π××ρ c
Note 2 to entry: e is the base of natural logarithms; e = "2,718."
3.2.8
heat transfer matrix
Z
matrix relating the complex amplitudes of temperature and heat flow rate on one side of a component
to the complex amplitudes of temperature and heat flow rate on the other side
Note 1 to entry: Another representation of the concept:
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ISO 13786:2017(E)
ˆ ˆ
ZZ
θθ
11 12
2 1
Z = and =×Z (12)
ˆ ˆ
ZZ
q q
21 22
2 1
3.3 Other
3.3.1
EPB standard
[3]
standard that complies with the requirements given in ISO 52000-1, CEN/TS 16628 and
[4]
CEN/TS 16629
Note 1 to entry: These three basic EPB documents were developed under a mandate given to CEN by the
European Commission and the European Free Trade Association and support essential requirements of EU
Directive 2010/31/EU on the energy performance of buildings. Several EPB standards and related documents
are developed or revised under the same mandate.
[SOURCE: ISO 52000-1:2017, 3.5.14]
4 Symbols and subscripts
4.1 Symbols
For the purposes of this document, the symbols given in ISO 52000-1 and the following apply.
Symbol Quantity Unit
2
A area m
C heat capacity J/K
L periodic thermal conductance W/K
mn
2
R thermal resistance m ⋅K/W
T period of the variations s
2
U thermal transmittance under steady-state boundary conditions W/(m ⋅K)
2
Y thermal admittance W/(m ⋅K)
mm
2
Y periodic thermal transmittance W/(m ⋅K)
mn
Z heat transfer matrix environment to environment —
Z element of the heat transfer matrix —
mn
2
a thermal diffusivity m /s
c specific heat capacity J/(kg⋅K)
d thickness of a layer m
f decrement factor —
j —
unit on the imaginary axis for a complex number; j =−1
2
q density of heat flow rate W/m
t time s or h
x distance through the component m
Δt time shift: time lead (if positive), or time lag (if negative) s or h
δ periodic penetration depth of a heat wave in a material m
Φ heat flow rate W
ξ ratio of the thickness of the layer to the penetration depth —
2
κ areal heat capacity J/(m ⋅K)
λ design thermal conductivity W/(m⋅K)
3
ρ density kg/m
© ISO 2017 – All rights reserved 5
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ISO 13786:2017(E)
Symbol Quantity Unit
θ temperature °C
2π
ω rad/s
angular frequency; ω =
T
φ, ψ phase differences rad
4.2 Subscripts
For the purposes of this document, the subscripts given in ISO 52000-1 and the following apply.
a air layer
f rel
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13786
Troisième édition
2017-06
Performance thermique des
composants de bâtiment —
Caractéristiques thermiques
dynamiques — Méthodes de calcul
Thermal performance of building components — Dynamic thermal
characteristics — Calculation methods
Numéro de référence
ISO 13786:2017(F)
©
ISO 2017
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ISO 13786:2017(F)
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l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
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ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
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ISO 13786:2017(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
3.1 Définitions valables pour tout composant . 2
3.2 Définitions valables uniquement en flux thermique monodimensionnel . 3
3.3 Autres définitions . 5
4 Symboles et indices. 5
4.1 Symboles . 5
4.2 Indices . 6
4.3 Symboles spécifiques. 6
5 Description de la méthode . 6
5.1 Données de sortie . 6
5.2 Description générale . 6
6 Calcul des propriétés thermiques dynamiques. 6
6.1 Données de sortie . 6
6.2 Intervalles de calcul . 7
6.3 Données d’entrée . 7
6.4 Période des variations thermiques . 8
6.5 Capacité thermique . 8
7 Matrice de transfert thermique d’un composant multicouche . 8
7.1 Généralités . 8
7.2 Mode opératoire . 8
7.3 Matrice de transfert thermique d’une couche homogène . 9
7.4 Matrice de transfert thermique de lames d’air planes . 9
7.5 Matrice de transfert thermique d’un composant de bâtiment . 9
8 Caractéristiques thermiques dynamiques .10
8.1 Caractéristiques valables pour tout composant .10
8.2 Caractéristiques de composants formés de couches planes et homogènes .10
8.2.1 Admittances thermiques et conductances thermiques périodiques .10
8.2.2 Admittance modifiée pour les partitions intérieures .10
8.2.3 Capacités thermiques surfaciques .11
8.2.4 Coefficient de transmission thermique périodique et facteur d’amortissement .11
9 Rapport.11
9.1 Rapport de calcul .11
9.2 Récapitulatif des résultats .12
Annexe A (normative) Données d’entrée et fiche technique pour la sélection de la méthode
— Modèle .13
Annexe B (informative) Données d’entrée et fiche technique pour la sélection de la
méthode — Choix par défaut .15
Annexe C (normative) Calcul simplifié de la capacité thermique .17
Bibliographie .19
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ISO 13786:2017(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 (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 signification de la nature volontaire des normes, des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de
l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques
au commerce (OTC) voir le lien suivant: w w w . i s o .org/ fr/ foreword -supplementary -information.
L’ISO 13786 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, en collaboration avec le Comité
technique CEN/TC 89, Performance thermique des bâtiments et des composants du bâtiment, du Comité
européen de normalisation (CEN), conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le
CEN (Accord de Vienne).
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 13786:2007) qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les modifications dans cette troisième édition sont essentiellement éditoriales. La rédaction de ce
document a été reprise en tenant compte de la CEN/TS 16629:2014.
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ISO 13786:2017(F)
Introduction
Le présent document fait partie d’une série de normes visant à l’harmonisation internationale de la
méthodologie d’évaluation de la performance énergétique des bâtiments. Cette série est appelée
«ensemble de normes PEB».
Toutes les normes PEB respectent des règles spécifiques afin d’assurer leur cohérence, leur clarté et
leur transparence.
Toutes les normes PEB offrent une certaine flexibilité par rapport aux méthodes, aux données d’entrée
requises et aux références faites aux autres normes PEB, par l’introduction d’un modèle à l’Annexe A et
de choix par défaut à l’Annexe B.
Pour permettre une utilisation appropriée du présent document, un modèle normatif est donné
dans l’Annexe A pour spécifier ces choix. Des choix par défaut sont donnés à titre d’information dans
l’Annexe B.
Les principaux groupes cibles du présent document sont les architectes, les ingénieurs et les autorités
de réglementation.
Utilisation par ou pour les autorités de réglementation: si le document est utilisé dans le contexte
d’exigences légales nationales ou régionales, des choix obligatoires peuvent être spécifiés au niveau
national ou régional pour de telles applications spécifiques. Ces choix (qu’il s’agisse des choix par défaut
donnés à titre informatif dans l’Annexe B ou des choix adaptés aux besoins nationaux/régionaux, mais
respectant dans tous les cas le modèle de l’Annexe A) peuvent être disponibles sous forme d’une annexe
nationale ou d’un document (par exemple, juridique) distinct (fiche technique nationale).
NOTE 1 Par conséquent dans ce cas:
— les autorités de réglementation spécifieront les choix;
— l’utilisateur individuel appliquera le document afin d’évaluer la performance énergétique d’un bâtiment, et
utilisera par conséquent les choix retenus par les autorités de réglementation.
Les sujets abordés dans le présent document peuvent être soumis à une réglementation publique. La
réglementation publique portant sur les mêmes sujets peut remplacer les valeurs par défaut présentées
à l’Annexe B. La réglementation publique portant sur les mêmes sujets peut même, pour certaines
applications, remplacer l’utilisation du présent document. Les exigences légales et les choix ne sont
généralement pas publiés sous forme de normes mais plutôt sous forme de documents juridiques.
Afin d’éviter des doubles publications et une mise à jour difficile des documents en double, une
annexe nationale peut se référer aux textes juridiques lorsque des choix nationaux ont été faits par les
autorités publiques. Différentes annexes nationales ou fiches techniques nationales sont possibles, pour
différentes applications.
Il est prévu, si les valeurs par défaut, les choix et les références à d’autres normes PEB à l’Annexe B ne
sont pas respectés en raison de réglementations, de politiques ou de traditions nationales, que:
— les autorités nationales ou régionales préparent des fiches techniques contenant les choix et les
valeurs nationales ou régionales, conformément au modèle de l’Annexe A. Dans ce cas, une annexe
nationale (par exemple AN) est recommandée, se référant à ces fiches techniques;
— ou, par défaut, l’organisme national de normalisation examinera la possibilité d’ajouter ou d’inclure
une annexe nationale en accord avec le modèle de l’Annexe A, conformément aux documents
juridiques qui donnent les valeurs et les choix nationaux ou régionaux.
D’autres groupes cibles correspondent aux parties souhaitant motiver leurs hypothèses en classant la
performance énergétique des bâtiments d’un parc immobilier dédié.
Plus d’informations sont disponibles dans le Rapport technique accompagnant le présent document
(ISO/TR 52019-2).
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ISO 13786:2017(F)
Le sous-ensemble de normes PEB préparées sous la responsabilité de l’ISO/TC 163/SC 2 couvrent
entre autres:
— les méthodes de calcul relatives à l’utilisation globale de l’énergie et à la performance énergétique
des bâtiments;
— les méthodes de calcul relatives à la température intérieure des bâtiments (par exemple en l’absence
de chauffage ou de refroidissement des locaux);
— les indicateurs pour les exigences de PEB partielle liées au bilan énergétique thermique et aux
éléments de l’enveloppe;
— les méthodes de calcul couvrant la performance et les caractéristiques thermiques, hygrothermiques,
solaires et visuelles des parties spécifiques du bâtiment et des éléments et composants spécifiques
du bâtiment, tels que les éléments opaques de l’enveloppe, le plancher sur-terre, les fenêtres et les
façades.
L’ISO/TC 163/SC 2 coopère avec d’autres TC pour les détails concernant par exemple les appareils, les
systèmes techniques des bâtiments et l’environnement intérieur.
Le présent document indique (en partie) comment évaluer la contribution des produits et services du
bâtiment aux économies d’énergie et à la performance énergétique globale des bâtiments.
Le présent document fournit des méthodes de calcul des caractéristiques thermiques dynamiques
d’un composant de bâtiment. Ces caractéristiques décrivent le comportement thermique du
composant lorsqu’il est soumis à des conditions aux limites variables, à savoir flux thermique variable
ou température variable sur l’une de ses faces ou sur les deux. Dans le présent document, seules les
conditions aux limites harmoniques sont considérées: les faces du composant sont soumises à des
températures ou des flux thermiques variant de façon sinusoïdale.
Les propriétés considérées sont les admittances thermiques et les propriétés dynamiques de
transfert thermique, liant les flux thermiques périodiques aux variations périodiques de température.
L’admittance thermique relie le flux thermique aux variations de température du même côté du
composant. Les propriétés dynamiques de transfert thermique relient les grandeurs physiques sur
une face du composant à celles présentes sur l’autre face. À partir des propriétés susmentionnées,
la capacité thermique d’un composant peut être définie, ce qui permet de quantifier la propriété de
stockage thermique de ce composant.
Les caractéristiques thermiques dynamiques définies dans le présent document peuvent être utilisées
dans les spécifications de produits des composants de bâtiment complets.
Ces caractéristiques sont également utilisables pour calculer:
— la température intérieure d’une pièce;
— les besoins journaliers en puissance de pointe et en énergie pour le chauffage ou le refroidissement; et
— les effets de l’intermittence du chauffage ou du refroidissement; etc.
Le Tableau 1 indique la position relative du présent document dans l’ensemble de normes PEB dans le
cadre de la structure modulaire donnée dans l’ISO 52000-1.
NOTE 2 L’ISO/TR 52000-2 fournit le même tableau avec, pour chaque module, le numéro des normes PEB
pertinentes et les rapports techniques associés qui sont publiés ou en cours d’élaboration.
NOTE 3 Les modules représentent des normes PEB, bien qu’une norme PEB puisse couvrir plusieurs modules
et qu’un module puisse être couvert par plusieurs normes PEB, par exemple une méthode simplifiée et détaillée
respectivement. Voir également les Tableaux A.1 et B.1
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ISO 13786:2017(F)
Tableau 1 — Position du présent document (en l’occurrence M2-9) dans la structure modulaire
de l’ensemble de normes PEB
Bâtiment
Cadre Systèmes techniques de bâtiment
(en tant que tel)
Auto-
matisa- Pho-
Re- Dés- Eau
Sous- Humi- tion et tovol-
Chauf- froi- Venti- humi- chaude Éclai-
mo- Descriptions Descriptions Descriptions difica- régula- taïque,
fage disse- lation difica- sani- rage
dule tion tion du éolien,
ment tion taire
bâti- etc.
ment
sub1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11
1 Généralités Généralités Généralités
Termes et
définitions,
Besoins éner-
symboles,
a
2 gétiques du Besoins
unités et
bâtiment
indices com-
muns
Conditions
Charge et
intérieures
3 Applications puissance
(libres) sans
maximales
système
Manières Manières Manières
d’exprimer la d’exprimer la d’exprimer la
4
performance performance performance
énergétique énergétique énergétique
Catégories de Transfert
bâtiments et thermique Émission et
5
limites des par transmis- régulation
bâtiments sion
Occupation Transfert
du bâtiment thermique
Distribution
6 et conditions par infiltra-
et régulation
de fonction- tion et venti-
nement lation
Agrégation
de services Apports
Stockage et
7 énergétiques de chaleur
régulation
et vecteurs internes
énergétiques
Zonage du Apports Génération et
8
bâtiment solaires régulation
Répartition
Dynamique
Performance de la charge
du bâtiment ISO
9 énergétique et conditions
(masse ther- 13786
calculée de fonction-
mique)
nement
Performance Performance Performance
10 énergétique énergétique énergétique
mesurée mesurée mesurée
11 Inspection Inspection Inspection
Systèmes
Manières
de gestion
d’exprimer
12 technique
le confort
du bâtiment
intérieur
(GTB)
Conditions de
l’environ-
13
nement
extérieur
Calculs éco-
14
nomiques
a
Les modules grisés ne sont pas applicables.
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NORME INTERNATIONALE ISO 13786:2017(F)
Performance thermique des composants de bâtiment —
Caractéristiques thermiques dynamiques — Méthodes
de calcul
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les caractéristiques relatives au comportement thermique dynamique
d’un composant de bâtiment à l’état fini et fournit des méthodes pour le calcul de ces caractéristiques.
Il spécifie également l’information requise sur les matériaux de construction, pour l’utilisation du
composant de bâtiment. Les caractéristiques étant dépendantes de la façon dont les matériaux sont
combinés pour constituer des composants de bâtiment, le présent document ne s’applique pas à des
matériaux de bâtiment ou à des composants de bâtiment inachevés.
Les définitions données dans le présent document sont applicables à tout composant de bâtiment.
Une méthode de calcul simplifiée est donnée pour des composants plans constitués de couches planes
homogènes ou quasi homogènes de matériaux de construction.
L’Annexe C spécifie des méthodes simplifiées pour l’estimation de la capacité thermique dans certains
cas limités. En particulier, ces méthodes conviennent pour calculer les propriétés thermiques
dynamiques nécessaires à l’estimation de la consommation d’énergie. Cependant, ces approximations
ne conviennent pas pour caractériser des produits.
NOTE Le Tableau 1 de l’Introduction indique la position relative du présent document dans la série de
normes PEB dans le contexte de la structure modulaire définie dans l’ISO 52000‑1.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 6946, Composants et parois de bâtiments — Résistance thermique et coefficient de transmission
thermique —- Méthodes de calcul
ISO 7345, Performance thermique des bâtiments et des matériaux pour le bâtiment — Grandeurs physiques
et définitions
ISO 10211, Ponts thermiques dans les bâtiments — Flux thermiques et températures superficielles —
Calculs détaillés
ISO 52000-1:2017, Performance énergétique des bâtiments — Évaluation cadre PEB — Partie 1: Cadre
général et modes opératoires
NOTE 1 Les références par défaut à des normes PEB différentes de l’ISO 52000‑1 sont identifiées par le numéro
de code du module PEB et données à l’Annexe A (modèle normatif dans le Tableau A.1) et l’Annexe B (choix par
défaut indiqué à titre informatif dans le Tableau B.1).
EXEMPLE Numéro de code de module PEB: M5-5 ou M5-5.1 (si le module M5-5 est subdivisé) ou M5-5/1 (s’il
est fait référence à un article spécifique des documents traitant de M5‑5).
NOTE 2 Dans le présent document il n’y a pas le choix de faire référence à d’autres normes PEB. La phrase et la
note ci‑dessus sont gardées pour maintenir une uniformité entre toutes les normes PEB.
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ISO 13786:2017(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 7345, l’ISO 52000‑1,
ainsi que les suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http:// www .iso .org/ obp
3.1 Définitions valables pour tout composant
3.1.1
élément de bâtiment
partie majeure d’un bâtiment
EXEMPLE Mur, plancher ou toiture.
3.1.2
composant de bâtiment
élément de bâtiment ou une partie de celui-ci
Note 1 à l’article: Dans le présent document, le terme «composant» est utilisé pour désigner à la fois un élément
et un composant.
3.1.3
zone thermique d’un bâtiment
partie d’un bâtiment dans laquelle la température intérieure est supposée présenter des variations
spatiales négligeables
Note 1 à l’article: Un composant sépare deux zones, désignées dans le présent document par m et n.
Note 2 à l’article: L’espace extérieur peut aussi être considéré comme une zone.
3.1.4
conditions harmoniques
conditions dans lesquelles les variations de la température et des flux thermiques autour de leurs
moyennes, à long terme, sont décrites par des fonctions sinusoïdales du temps
Note 1 à l’article: En utilisant la notation en nombres complexes, la température de la zone n peut être décrite par
la Formule (1) et le flux thermique par la Formule (2):
jjωωt − t
1
ˆˆ ˆ
θθ()tt=+ θω××cos +ψθ=+ ××θθee+× (1)
()
nn nn +−n n
2
1 jjωωt − t
ˆˆ ˆ
ΦΦ()tt=+ ΦΦ××cos ωϕ⋅+ =+ ××ΦΦee+× (2)
()
nn nn +−n n
2
où
θ et Φ sont les valeurs moyennes de la température et du flux thermique;
n n
ˆ ˆ
θ et Φ sont les amplitudes des variations de la température et du flux thermique;
n n
ˆ ˆ
θ et Φ sont des amplitudes complexes définies par:
±n ±n
±jjψϕ±
ˆˆ ˆˆ
θθ==eeet ΦΦ (3)
±nn ±nn
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ISO 13786:2017(F)
où ω est la fréquence angulaire des variations.
3.1.5
conductance thermique périodique
L
mn
nombre complexe reliant le flux thermique périodique pénétrant dans un composant aux températures
périodiques sur chaque face du composant dans des conditions harmoniques
Note 1 à l’article: Autre représentation du concept:
ˆˆ
ˆ
Φ =×LLθθ−× (4)
mmmm mn n
Note 2 à l’article: L relie le flux thermique périodique sur la face m à la température périodique sur cette même
mm
face, lorsque l’amplitude thermique sur la face n est égale à zéro. L relie le flux thermique périodique sur la face
mn
m à la température périodique sur la face n, lorsque l’amplitude thermique sur la face m est égale à zéro.
Note 3 à l’article: Par convention dans le présent document, le flux thermique est compté positivement pour un
flux entrant dans le composant.
3.1.6
capacité thermique
module de la conductance thermique périodique nette divisé par la fréquence angulaire
Note 1 à l’article: Autre représentation du concept:
1
CL=× −L (5)
mmmmn
ω
2π
où ω = et T est la période de variation, en secondes.
T
3.1.7
décalage temporel
Δt
durée séparant l’amplitude maximale d’une cause et l’amplitude maximale de son effet
3.2 Définitions valables uniquement en flux thermique monodimensionnel
3.2.1
composant plan
composant dont le plus petit rayon de courbure est au moins égal à cinq fois son épaisseur
3.2.2
couche homogène
couche de matériau dans laquelle la plus grande taille des inhomogénéités n’excède pas le cinquième de
l’épaisseur de la couche
3.2.3
admittance thermique
grandeur complexe définie comme étant le rapport de l’amplitude complexe de la densité de flux
thermique à travers la surface du composant adjacent à la zone m à l’amplitude complexe de la
température dans la même zone, lorsque la température de l’autre côté est maintenue constante
Note 1 à l’article: Autre représentation du concept:
ˆ
q
m
Y = (6)
mm
ˆ
θ
m
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ISO 13786:2017(F)
3.2.4
coefficient de transmission thermique périodique
grandeur complexe définie comme étant le rapport de l’amplitude complexe de la densité de flux
thermique à travers la surface du composant adjacent à la zone m à l’amplitude complexe de la
température dans la zone n, lorsque la température de la zone m est maintenue constante
Note 1 à l’article: Autre représentation du concept:
ˆ
q
m
Y =− (7)
mn
ˆ
θ
n
3.2.5
capacité thermique surfacique
capacité thermique divisée par l’aire de l’élément
Note 1 à l’article: Autre représentation du concept:
C
1
m
κ == ×−YY (8)
m mm mn
A ω
Note 2 à l’article: À partir de la Formule (8), les capacités thermiques sont alors:
CA=×κ (9)
mm
Note 3 à l’article: Il existe deux admittances thermiques et deux capacités thermiques pour un composant
séparant deux zones, toutes deux dépendant de la période des variations thermiques.
3.2.6
facteur d’amortissements
rapport du module du coefficient de transmission thermique périodique au coefficient de transmission
thermique en régime stationnaire U
Note 1 à l’article: Autre représentation du concept:
ˆ
q Y
m mn
f == (10)
ˆ
U
θ ×U
n
où m ≠ n.
3.2.7
profondeur de pénétration périodique
δ
profondeur à laquelle l’amplitude des variations de température est réduite dans le rapport «e» dans un
matériau homogène d’épaisseur infi
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.