ISO 12567-1:2000

NORME ISO
INTERNATIONALE 12567-1
Première édition
2000-09-01
Isolation thermique des fenêtres et
portes — Détermination de la transmission
thermique par la méthode à la boîte
chaude —
Partie1:
Fenêtres et portes complètes
Thermal performance of windows and doors — Determination of thermal
transmittance by hot box method —
Part 1: Complete windows and doors
Numéro de référence
©
ISO 2000
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Sommaire Page
Avant-propos.iv
Introduction.v
1 Domaine d'application.1
2Références normatives .1
3 Termes, définitions et symboles.2
4 Principe.3
5 Exigences relatives aux éprouvettes et à l’appareillage .4
6 Mode opératoire.11
7 Rapport d'essai .16
Annexe A (normative) Températures ambiantes .17
Annexe B (normative) Coefficient de transmission thermique linéique au bord .21
Annexe C (informative) Conception de l'étalon de transmission thermique .24
Annexe D (informative) Exemple d'essai d'étalonnage et de mesurage sur une fenêtre éprouvette.28
Annexe E (informative) Méthode d'étalonnage analytique à partir des équations de bilan thermique.39
Bibliographie .41
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 confiéeaux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude aledroit de fairepartie ducomité
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 3.
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 delaprésente partie de l’ISO 12567 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.
La Norme internationale ISO 12567-1 a étéélaborée par le comité technique ISO/TC 163, Isolation thermique,
sous-comité SC 1, Méthodes d'essai et de mesurage.
L'ISO 12567 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Isolation thermique des fenêtres et
portes — Détermination de la transmission thermique par la méthode à la boîte chaude:
� Partie 1: Fenêtres et portes complètes
� Partie 2: Fenêtres de toit et fenêtres en saillie
Les annexes A et B constituent des éléments normatifs de la présente Norme internationale. Les annexes C, D et
E sont données uniquement à titre d’information.
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Introduction
La présente partie de l’ISO 12567 spécifie une méthode baséesur l'ISO8990. Laméthode est conçue pour fournir
à la fois des essais normalisés permettant une comparaison équitable entre différents produits et des essais
spécifiques sur des produits en vue de certaines applications pratiques. Les premiers spécifient des dimensions
normalisées pour les éprouvettes et des critères d'essai appliqués.
La détermination du coefficient de transmission thermique global est réalisée dans des conditions proches de
celles rencontrées dans la pratique en matière de fenêtres et de portes.
NORME INTERNATIONALE ISO 12567-1:2000(F)
Isolation thermique des fenêtres et portes — Détermination de la
transmission thermique par la méthode à la boîte chaude —
Partie1:
Fenêtres et portes complètes
1 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO 12567 spécifie une méthode pour mesurer le coefficient de transmission thermique
global d'une fenêtre ou d'une porte. Elle prend en compte tous les effets des dormants, des ouvrants, des vantaux
et des éléments annexes d'une éprouvette.
Les paramètres suivants ne sont pas pris en compte:
� les effets de bord à l'extérieur du périmètredel'éprouvette;
� le transfert d'énergie dû au rayonnement solaire sur l'éprouvette;
� les effets dus aux fuites d’air au travers de l'éprouvette;
� les fenêtres incorporées à la toiture ou en saillie, où le vitrage dépasse au-delà de la surface froide de la
toiture.
NOTE Pour les fenêtres de toit et les éléments en saillie, il convient d’utiliser le mode opératoire donné dans l’ISO 12567-2
(en préparation, voir Bibliographie, réf. [4]).
L'annexe A donne des méthodes de calcul des températures ambiantes.
2Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente partie de l’ISO 12567. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente partie de l'ISO 12567 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 7345, Isolation thermique — Grandeurs physiques et définitions.
ISO 8301, Isolation thermique — Déterminationdela résistance thermique et des propriétés connexes en régime
stationnaire — Méthode fluxmétrique.
ISO 8302, Isolation thermique — Déterminationdela résistance thermique et des propriétés connexes en régime
stationnaire — Méthodedelaplaquechaudegardée.
ISO 8990:1994, Isolation thermique — Détermination des propriétés de transmission thermique en régime
stationnaire — Méthodes à la boîte chaude gardéeetcalibrée.
ISO 9288, Isolation thermique — Transfert de chaleur par rayonnement — Grandeurs physiques et définitions.
CEI 60584-1, Thermocouples — Partie 1: Tables de références.
EN 12898, Verre dans la construction — Détermination de l'émissivité.
3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de l’ISO 12567, les termes et définitions donnés dans l'ISO 7345 et
l'ISO 8990 s’appliquent.
3.2 Symboles
Pour les besoins de la présente partie de l’ISO 12567, les grandeurs données l'ISO 7345 et l'ISO 9288
s'appliquent, de même que celles données dans les Tableaux 1 et 2.
Tableau 1 — Symboles et unités
Symboles Grandeur physique Unité
A surface
m
d épaisseur (profondeur) m
F fraction —
f facteur de forme —
h coefficient de transmission thermique surfacique
W/(m �K)
H
hauteur m
L longueur du périmètre m
q
densité de flux thermique
W/m
R résistance thermique
(m �K)/W
T température thermodynamique K
U coefficient de transmission thermique
W/(m �K)
w largeur m
� facteur de rayonnement —
�T,�� différence de température K
émissivité hémisphérique totale —
�
température °C
�
� conductivité thermique W/(m�K)
2 4
constante de Stefan-Boltzmann
� W/(m �K )
� flux thermique W
coefficient de transmission thermique linéique
� W/(m�K)
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Tableau 2 — Indices
Indice Désignation
bdéflecteur
c convection (air)
cal étalonnage
eextérieur, habituellement côté froid
edge bord du panneau
iintérieur, habituellement côté chaud
in entrée (flux thermique)
mmesuré
me moyenne
n environnement (ambiance)
ne environnement extérieur
ni environnement intérieur
p rebord du panneau support
r rayonnement (moyenne)
ssurface
sp éprouvette
st normalisé
sur panneau support
ttotal
4Principe
Le coefficient de transmission thermique, U,del'éprouvette est mesuré au moyen de la méthode de la boîte
chaude calibréeougardée conformément à l'ISO 8990.
La détermination du coefficient de transmission thermique implique deux étapes. Des mesurages sont d'abord
effectués sur au moins deux panneaux d'étalonnage dont les propriétés thermiques sont connues avec précision et
le coefficient de transmission thermique surfacique (composantes de rayonnement et de convection) est déterminé
des deux côtés du panneau d'étalonnage. Ensuite, des mesurages sont effectuésavecla porte ou la fenêtre
servant d'éprouvette placée dans la même ouverture, avec la même vitesse d'air du côté froid et les mêmes
températures prescrites.
On réalise un panneau support dont les dimensions extérieures sont adaptées à l'appareillage et présentant une
ouverture permettant d'encastrer l'éprouvette (voir Figures 1 et 2).
Les principaux flux thermiques autour du panneau support et du panneau d'étalonnage (ou de l'éprouvette) sont
représentés à la Figure 3. Les flux thermiques à la périphérie, dus à l'emplacement du panneau d'étalonnage, sont
déterminés par le coefficient de transmission thermique linéique,�.
Le mode opératoire décrit dans la présente partie de l’ISO 12567 est conçu pour compenser les flux thermiques
périphériques afin d'obtenir des propriétés de transmission thermique normalisées et reproductibles.
La grandeur des flux thermiques périphériques, en fonction de la géométrie, de l'épaisseur du panneau
d'étalonnage et de la conductivité thermique, est déterminée par les valeurs données dans l'annexe B.
Les résultats des mesurages sont corrigés en fonction des coefficients de transmission thermique surfacique
normalisés au moyen d'une interpolation ou d'une itération analytique tirée des mesurages d'étalonnage.
Des mesures seront prises (par exemple, équilibrage de la pression entre côté chaud et côté froid ou colmatage
des joints sur la face intérieure) de manière àéviter que la perméabilitéà l'air de l'éprouvette n'influence les
mesures.
5 Exigences relatives aux éprouvettes et à l’appareillage
5.1 Généralités
La réalisation et l'utilisation de l'appareillage doivent se conformer aux exigences de l'ISO 8990, sauf pour les
modifications apportées par la présente partie de l’ISO 12567. Pour effectuer des mesurages de transfert
thermique sur l'éprouvette, il est nécessaire de la monter dans un panneau support approprié et de déduireleflux
thermique le traversant en soustrayant celui-ci de l'apport de chaleur total. En outre, l'élément d'essai et le
panneau support auront, en général, des épaisseurs différentes de sorte que les trajets des flux thermiques seront
perturbés ainsi que les températures dans la région de séparation entre les deux éléments. L'essai doit être réalisé
de façon à pouvoir appliquer les corrections des effets des bords.
5.2 Panneaux supports
Le panneau support fonctionne comme un mur idéal, de haute résistance thermique, qui maintient la fenêtreoula
porte dans la position correcte et séparelaboîte chaude de la boîte froide. Le panneau support doit être
suffisamment grand pour couvrir le côté ouvert de l'anneau de garde, dans le cas d'une boîte chaude gardée, ou le
côté ouvert de la boîte chaude, dans le cas d'une boîte chaude calibrée.
Le panneau support doit avoir une épaisseur au moins égale à 100 mm ou à l'épaisseur maximale de l'éprouvette,
la valeur la plus grande étant retenue, et il doit être réalisé dans un matériau dont la conductivité ne dépasse pas
0,04 W/(m�K). Une ouverture appropriéedoit être pratiquée pour y encastrer le panneau d'étalonnage ou
l'éprouvette (voir Figures 1 à 4). Il est admis de revêtir le panneau support sur chaque face de contreplaqué ou
d'un matériau similaire pour en assurer la rigidité, mais aucun matériau dont la conductivité thermique est
supérieure à 0,04 W/(m�K) (autre qu'un ruban adhésif mince et non métallique) ne doit traverser de part en part
l'ouverture. Les surfaces du panneau support et des plaques de déflexion doivent avoir une forte émissivité (> 0,8).
5.3 Éprouvettes
Pour des applications générales, les dimensions des éprouvettes peuvent être représentatives de celles
rencontrées dans la pratique. Pour s'assurer de la cohérence des mesurages, il convient que l'éprouvette soit
implantéedelamanière suivante.
Le bloc-porte ou le bloc-fenêtre doit remplir l'ouverture du panneau support qui doit être centrée. La face intérieure
du dormant doit être aussi près que possible de celle du panneau support, mais sans qu'aucune partie, autre que
les poignées ou accessoires normalement saillants, ne dépasse du panneau support, que ce soit du côté froid ou
du côté chaud (voir Figures 1 et 2).
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Dimensions en millimètres
La largeur totale de la fente en haut et en bas entre éprouvette et panneau ne doit pas dépasser 5 mm. Cette fente
doit être obturée avec du ruban adhésif non métallique ou du mastic. La largeur totale de la fente des deux côtés
de l'éprouvette et du panneau support ne doit pas dépasser 5 mm.
Légende
a
1 Bord de la surface de mesurage
Disposition centrée recommandée
2 Panneau support avec�u 0,04 W/(m�K) b
Utiliser un matériau de calfeutrage ayant les mêmes
3 Vitrage
caractéristiques thermiques que l'âme du panneau
support
4Côté froid
5Côté chaud
6 Rebord affleurant
Figure 1 — Bloc-fenêtre en place dans le panneau support
Dimensions en millimètres
La largeur totale de la fente en haut et en bas entre éprouvette et panneau ne doit pas dépasser 5 mm. Cette fente
doit être obturée avec du ruban adhésif non métallique ou du mastic. La largeur totale de la fente des deux côtés
de l'éprouvette et du panneau support ne doit pas dépasser 5 mm.
Légende
1 Bord de la surface de mesurage a
Disposition centrée recommandée
2 Panneau support avec�u 0,04 W/(m�K)
b
Utiliser un matériau de calfeutrage ayant les mêmes
3 Panneau ou vitrage
caractéristiques thermiques que l'âme du panneau
support
4Côté froid
5Côté chaud
6 Panneau de la porte
7 Dormant/seuil affleurant
Figure 2 — Porte dans un panneau support
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Légende
1 Panneau support
2 Effets de bord
3Côté froid
4Côté chaud
5 Panneau d'étalonnage
Figure 3 — Montage du panneau d'étalonnage dans une ouverture
Dimensions en millimètres
Légende
1 Panneau support
2 Éprouvette
Figure 4 — Panneau support avec l’éprouvette
Il est recommandé que l'ouverture soit située au centre du panneau support et à 200 mm au moins des surfaces
internes des boîtes chaude et froide pour éviter ou limiter les corrections de flux périphériques liées au périmètre
du panneau support.
Pour les essais normalisés, les dimensions hors tout recommandées sont indiquées dans le Tableau 3 ou doivent
être conformes aux dimensions prescrites par les normes nationales ou autres règlements.
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Tableau 3 — Dimensions de l'éprouvette
Composant Hauteur Largeur
mm mm
a a
Fenêtre
1480 1230
Porte 2 000 1 000
a
Dimensions des éprouvettes normalisées pour mesures d'isolation acoustique
selon l'ISO 140-1 et l'ISO 140-3.
Dans tous les cas, l'ouverture d'essai du panneau support doit être supérieure à 0,8 m pour des raisons
d'exactitude. Les joints périmétriques entre le panneau support et l'éprouvette doivent être calfeutrés des deux
côtés à l'aide de ruban adhésif oudemastic d'étanchéité.
5.4 Panneaux d'étalonnage
Les dimensions des panneaux d'étalonnage doivent être semblables à celles de l'éprouvettes (� 40% en hauteur et
en largeur). Les panneaux d'étalonnage servent à déterminer les coefficients de transmission thermique surfacique
et la résistance thermique du panneau support dans des conditions déterminées.
Au moins deux panneaux d'étalonnage répondant aux exigences suivantes sont nécessaires.
a) Le panneau d'étalonnage doit se composer d'un élément plat de matériau homogène et stable ayant des
caractéristiques thermiques connues. Le matériau ne doit pas vieillir.
b) La nature de la surface du panneau d'étalonnage doit être similaire à celledelasurface de l'éprouvette. Le
coefficient d'émissivité de la surface doit être connu (par exemple, verre normal) ou mesuré conformément à
l'EN 12898.
c) Les panneaux d'étalonnage doivent couvrir la gamme probable des densités de flux thermique des
éprouvettes. Deux panneaux d'étalonnage au moins avec des épaisseurs différentes sont nécessaires:
1) épaisseur totale de 20 mm environ;
2) épaisseur totale de 60 mm environ.
Des détails supplémentaires et des indications sur la façon de construire les panneaux d'étalonnage sont donnés
dans l'annexe C.
La résistance thermique du matériau isolant utilisé dans les panneaux doit être mesurée pour des températures
moyennes comprises entre 0 °Cet15 °C en utilisant une plaque chaude gardée, conformément à l'ISO 8302, ou
un appareil de mesure du flux thermique, conformément à l'ISO 8301. À la place, on peut se servir de panneaux
d'étalonnage possédant des caractéristiques certifiées par une source agréée. Les panneaux d'étalonnage doivent
être montés dans l'ouverture du panneau support à 40 mm de la face chaude comme représentéà la Figure 3.
5.5 Mesurages de la température et emplacements du déflecteur
Pendant les mesurages d'étalonnage, les températures superficielles extérieures doivent être mesurées
directement ou calculées. (Pour la conception des panneaux d'étalonnage et le montage des capteurs, voir
l'annexe C.) Le panneau d'étalonnage sera équipé d'au minimum neuf points de mesure disposésau centre de
surfaces égales formant une grille, et le panneau support, d'au moins huit points de mesure (voir Figure 5). Aucun
capteur de température ne doit être situéà moins de 100 mm du bord du panneau d'étalonnage. Les capteurs de
température et les systèmes d'enregistrement doivent être étalonnésavecprécision. Pour mesurer les
températures superficielles, il est recommandé d'utiliser un thermocouple de type T (cuivre/constantan) conforme à
l'IEC 60584-1 et réalisé en fil métallique d'un diamètre inférieur ou égal à 0,5 mm. Il doit être fixé sur la surface à
l'aide de colle ou d'un ruban adhésifdontla surface extérieure présente une forte émissivité (> 0,8). Si d'autres
capteurs sont utilisés, ils doivent être au moins aussi précisque lesprécédents, ne pas être sujets à une dérive ou
à une hystérésis et doivent être aussi petits que possible pour éviter de perturber le champ de température au
voisinage du point de contact. Leur adéquation peut être vérifiée à l'aide d'une caméra à infrarouge dans des
conditions de flux thermique semblables à celles des caractéristiques de fonctionnement spécifiées.
Pour les mesurages de la température de l'air et du déflecteur, il est recommandé d'utiliser la même disposition des
capteurs (au minimum neuf points de mesure).
Pour la convection naturelle, la distance entre le déflecteur et le plan de la face chaude du panneau support ne doit
pas être inférieure à 150 mm, côté chaud, et à 50 mm, côté froid, pour des vitesses d'air au moins égales à 1,5 m/s
(voir 5.6 et 6.2.2.1). Les températures de l'air doivent être mesurées de chaque côtéà l'extérieur de la couche
limite.
Dimensions en millimètres
Légende
1Déflecteur côté froid
2Déflecteur côté chaud
� Capteurs de température
a
Il est recommandé que le capteur de vitesse de l'air soit aligné au centre pour obtenir un écoulement d'air parallèle.
b
Il convient que tous les thermocouples du panneau support soient positionnésdefaçon centrée.
Figure 5 — Emplacement des capteurs de température et de vitesse d'air
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5.6 Mesurage du flux d'air
La vitesse de l'air côté froid doit être mesurée en un point correspondant à unezonedelibre écoulement. Que ce
soit dans le cas d'un flux horizontal ou dans celui d'un flux vertical, il est essentiel que le capteur ne se trouve pas
dans les couches limites superficielles de l'éprouvette ni dans le sillage d'un accessoire saillant. Si un petit
ventilateur est utilisé du côté chaud, un capteur de vitesse d'air (voir Figure 5) doit être utilisé pour s'assurer qu'une
vitesse de l'air équivalente à celle de la convection naturelle prévaut (c'est-à-dire inférieure à 0,3 m/s).
Si les dimensions de la boîte de mesurage sont telles que les points de contact de son périmètre sont à moins de
200 mm des bords de l'ouverture, la mesure des températures superficielles du côté chaud du panneau support
n'est plus valable. Dans ce cas, il est admissible de se servir des températures d'air moyennes du côté chaud en
remplacement de la température superficielle moyenne du côté chaud du panneau support pour déterminer ��
s,sur
dans les étalonnages en 6.2.4 [équation (8)]. Si cela est fait, le même mode opératoire doit alors être adopté pour
compenser les influences du panneau support dans les mesurages ultérieurs [voir 6.3, équation (12)].
6 Mode opératoire
6.1 Généralités
Le mode opératoire général des mesurages en boîte chaude doit suivre celui spécifié dans l'ISO 8990 et, en outre,
les exigences suivantes doivent être respectées.
6.2 Mesurages d'étalonnage
6.2.1 Généralités
Ils sont exigés pour les éprouvettes afin de s'assurer que les conditions d'essai établies sont convenables et que la
compensation des perturbations de flux thermique au travers du bord de l'éprouvette et les coefficients de
transmission thermique surfacique peuvent être totalement pris en compte.
Les mesurages d'étalonnage doivent être effectués à six densités de flux thermiques, qui couvrent la gamme des
flux thermiques des éprouvettes.
Il est recommandé d'effectuer les mesurages pour trois températures de l'air moyennes différentes
� [� � (� �� )/2] à environ � 5 K en faisant varier la température du côté froid et en maintenant des
c,me c,me c,i c,e
conditions constantes de mouvement d'air du côté froid et des conditions constantes de température et de
convection naturelle du côté chaud. Grâce à ce mode opératoire, le coefficient de transmission thermique
surfacique peut être déterminé pour la convection et le rayonnement en fonction de la densité de flux thermique au
travers du panneau d'étalonnage.
NOTE On considère que, pour des éprouvettes non homogènes comme des fenêtres ou des portes, les conditions
moyennes de transmission thermique sur la zone mesurée seront comparativement identiques à celles d'un panneau
d'étalonnage homogène donné.
6.2.2 Résistance surfacique totale
6.2.2.1 Mesurage
Le premier essai d'étalonnage doit être effectué avec le panneau mince (d ≈ 20 mm) à une température
cal
moyenne d'environ 10 �C, ou conforme aux spécifications des normes nationales, et une différence de température
de l'air, �� , entre le côté chaud et le côté froid égale à (20 � 2) K, ou conforme aux spécifications des normes
c
nationales (voir l'ISO 8990 et l'annexe A pour la détermination des températures ambiantes).
Pour le premier panneau d'étalonnage, la vitesse de l'air sur le côté froid doit être réglée par un dispositif
d'étranglement ou par un ventilateur afin d'obtenir une résistance thermique surfacique totale (côté chaud et côté
2 2
froid) R � (R � 0,01) m �K/ W; par exemple (0,17 � 0,01) m �K/ W ou conforme à la norme nationale
s,t (s,t),st
appropriée. Par la suite, le réglage du ventilateur et/ou du dispositif d'étranglement doit rester constant. Il est donc
nécessaire que la vitesse du ventilateur reste constante. Le montage utilisé pour l'étalonnage doit être utilisé pour
tous les essais effectués avec des éprouvettes de fenêtres ou de portes.
6.2.2.2 Calcul
Calculer la résistance thermique surfacique totale des côtés chaud et froid, R ,expriméeenm �K/W, à l'aide de
s,t
l'équation (1):
�����
n,cal s,cal
R � (1)
s,t
q
cal
où
�� est la différence de température ambiante de chaque côté du panneau d'étalonnage, en kelvins,
n,cal
calculée selon l'annexe A;
�� est la différence de température superficielle du panneau d'étalonnage, en kelvins;
s,cal
� est la densité de flux thermique du panneau d'étalonnage déterminé d'aprèsla résistance thermique
cal
connue, R , du panneau d'étalonnage (à la température moyenne, � )et la différence entre les
cal cal
températures superficielles, �� ,calculée à l'aide de l'équation (2):
s,cal
��
s,cal
q � (2)
cal
R
cal
où R est la résistance thermique du panneau d'étalonnage à la température moyenne du panneau, calculée
cal
à l'aide de l'équation (3):
d
j
R � (3)
cal �
�
j
où
d est l'épaisseur de la couche j,enmètres;
j
� est la conductivité thermique de la couche j,enW/(m�K).
j
La résistance surfacique totale, R , doit être tracée en fonction de la densité de flux thermique, q , du panneau
s,t cal
d'étalonnage. Cette courbe est destinée àêtre utiliséepour déterminer les résistances surfaciques totales de tous
les mesurages effectués par la suite sur des éprouvettes (fenêtres et portes).
6.2.3 Coefficients de résistance thermique surfacique et coefficients de transmission thermique
surfacique
6.2.3.1 Généralités
Les coefficients de transmission thermique surfacique (partie convection et partie rayonnement) sont nécessaires à
la détermination des températures ambiantes (conformément au mode opératoire donné dans l'annexe A et dans
l'ISO 8990). Les mesurages de température superficielle effectués sur le panneau d'étalonnage à différentes
températures moyennes du panneau permettront de déterminer le coefficient de transmission thermique
surfacique. Les coefficients de résistance thermique surfacique sont calculés à l'aide des équations (4) et (5):
���
ni,cal si,cal
R � (4)
si
q
cal
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���
se,cal ne,cal
R � (5)
se
q
cal
où
q est la densité de flux thermique du panneau d'étalonnage, en watts par mètre carré;
cal
� est la température ambiante du côté chaud, en degrésCelsius;
ni,cal
� est la température de la surface chaude du panneau d'étalonnage, en degrés Celsius;
si,cal
� est la température de la surface froide du panneau d'étalonnage, en degrés Celsius;
se,cal
� est la température ambiante du côté froid, en degrésCelsius.
ne,cal
6.2.3.2 Fraction convective
Évaluer les fractions radiative et convective du coefficient de transmission thermique surfacique à l'aide des
données d'étalonnage pour le côté chaudet lecôté froid, conformément à la méthode spécifiée dans l'annexe A.
La fraction convective, F , est calculée à l'aide de l'équation (6):
c
h
c
F � (6)
c
hh�
cr
où
h est le coefficient de transmission thermique surfacique par convection, en watts par mètre carré kelvin;
c
h est le coefficient de transmission thermique surfacique par rayonnement, en watts par mètre carré kelvin.
r
La fraction convective, F ,doit être tracée pour lesdeuxcôtés en fonction de q (densité de flux thermique du
c cal
panneau d'étalonnage). Elle sera utilisée par interpolation pour déterminer les températures ambiantes de tous les
mesurages effectués par la suite sur des éprouvettes à l'aide de l'équation (7):
����FFbg1� � (7)
ncc c r
L'annexe E décrit, à titre d'alternative, une méthode d'étalonnage analytique. Des fonctions analytiques sont
déterminées à partir des équations détaillées du bilan thermique pour les parties convective et radiative de la
densité de flux thermique, q . Ces fonctions sont utilisées pour toutes les mesures ultérieures des éprouvettes
cal
(fenêtres et portes).
6.2.4 Panneau support et correction des effets de bord
En partant des données du panneau d'étalonnage épais (d ≈ 60 mm), calculer et tracer le graphe représentant la
cal
résistance thermique, R , du panneau support comme fonction de sa température moyenne. Les équations (8),
sur
(9) et (10) sont déduites des flux thermiques représentés à la Figure 6:
A ��
sur s,sur
R � (8)
sur
�����
in cal edge
où
A est la surface projetée du panneau support, en mètres carrés;
sur
�� est la différence de température superficielle moyenne du panneau support, en kelvins;
s,sur
� est l'apport de chaleur dans le caisson de mesure dûment corrigé pour le flux thermique traversant
in
les parois du caisson de mesure et les effets de bord, en watts (voir ISO 8990:1994, 2.9.3.3);
� est le flux thermique au travers du panneau d'étalonnage, en watts, donné par l'équation (9):
cal
� �Aq (9)
cal cal cal
� est le flux thermique au travers du bord du panneau d'étalonnage et du panneau support, en watts,
edge
donné par:
��� L �� (10)
edge edge edge c
où
L est le périmètre entre le panneau d'étalonnage et le panneau support, en mètres;
edge
� est le coefficient de transmission thermique linéique entre le panneau support et le panneau
edge
d'étalonnage, en watts par mètre kelvin; des valeurs pour � sont données dans l'annexe B,
edge
Tableau B.1;
�� est la différence de température d'air, en kelvins, entre le côté chaud et le côté froid.
c
Cette méthode d'étalonnage permet d'utiliser les résultats obtenus sur un panneau d'étalonnage de dimensions
données pour une éprouvette de dimensions différentes sans avoir à répéter toute la procédure d'étalonnage.
Légende
1 Panneau support
2 Panneau d'étalonnage
3Côté froid
4Côté chaud
Figure 6 — Panneau support et effets de bord
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6.3 Mode opératoire des mesurages sur les éprouvettes
Le mesurage des éprouvettes doit être effectué dans les mêmes conditions que celles établies lors des
étalonnages correspondants décrits en 6.2.2, à une température moyenne d'environ 10 °C et avec une différence
de température �� ≈ (20 � 2) K, ou conforme à la norme nationale appropriée. Les zones de l'éprouvette enclines
c
à la condensation et à la formation de glace peuvent affecter le mesurage du coefficient de transmission thermique.
Le taux d'humidité relative dans la chambre de mesurage doit, par conséquent, être maintenu à des niveaux
suffisamment faibles pour éviter une telle situation.
La densité de flux thermique, q ,exprimée en watts par mètre carré,traversantl'éprouvette au cours du mesurage
sp
doit être calculée à l'aide de l'équation (11):
�����
in sur edge
q � (11)
sp
A
sp
où
� est le flux thermique au travers du panneau support, en watts, donné par:
sur
A ��
sur s,sur
(12)
� �
sur
R
sur
� est le flux thermique au travers du bord de l'éprouvette et du panneau support, en watts; la valeur
edge
effective de� est donnée dans l'annexe B, Tableau B.2;
edge
A est la surface projetéedel'éprouvette, en mètres carrés;
sp
R est la résistance thermique du panneau support, en mètres carrés kelvins par watt, déterminéepar
sur
étalonnage (voir exemple dans l'annexe D, Figure D.1).
Le coefficient de transmission thermique global mesuré de l'éprouvette, U ,exprimé en watts par mètre carré
m
kelvin, doit être calculéà l'aide de l'équation (13):
q
sp
= (13)
U
m
��
n
où �� est la différence entre les températures ambiantes de chaque côté du dispositif soumis à l'essai, en kelvins
n
[voir l'équation (7) où F et F sont déterminés par étalonnage] (voir exemple à la Figure D.3).
ci ce
6.4 Expression des résultats pour des applications d'essai normalisées
La résistance surfacique totale R ,enmètres carrés kelvins par watt, correspondant au coefficient de transmission
s,t
thermique mesuré, U ,sedétermine par interpolation à partir des valeurs d'étalonnage sous forme de fonction de
m
la densité de flux thermique, q (voir exemple à la Figure D.2) ou par une méthode d'itération analytique (voir
annexe E).
Pour obtenir le coefficient de transmission thermique normalisé, U , en watts par mètre carré kelvin, le coefficient
st
de transmission thermique mesuré, U , doit être corrigé conformément à l'équation (14) pour tenir compte de
m
l'influence de q sur la résistance surfacique totale, R :
s,t
�1
�1
��
UU��R�R (14)
st m s,t s,t ,st
��
��
��
Pour les fenêtres, on utilise en Europe une valeur normaliséede R � 0,17 (m ·K)/ W.
(s,t),st
NOTE Un exemple d'étalonnage et de mesurage d'une fenêtre est donné dans l'annexe D.
7 Rapport d'essai
Le rapport d'essai doit comporter toutes les informations spécifiées dans l'ISO 8990:1994, 3.7, ainsi que les
informations supplémentaires suivantes.
a) Tous les détails nécessaires à l'identification du produit soumis à l'essai: la hauteur, la largeur, l'épaisseur,
y compris la concavité ou la convexité du vitrage, mesurées au niveau des bords dans des conditions de
laboratoire et tout de suite après l'essai; les détails sur le vitrage incorporé dans la fenêtreoulaporte et les
détails sur l'entretoise et la réalisation du dormant et le matériau ainsi que la section transversale de
l'éprouvette; un croquis représentant la structure de l'éprouvette (par exemple, la position et l'épaisseur des
vitres, l'épaisseur du ou des espaces remplis de gaz, le type de gaz utilisé pour le remplissage, la composition
des vantaux, la position des films internes, la composition et la géométrie du dormant, du châssis et des
éléments annexes, etc.), ainsi que la position par rapport au panneau support.
b) La méthode d'étalonnage: détails résumés de la gamme des étalonnages adaptés aux essais (courbes
d'étalonnage ou fonctions d'étalonnage analytiques).
c) Les résultats des mesurages:
� ensemble des données de base des mesurages (voir ISO 8990);
� température ambiante moyenne du côté chaud,� , en degrésCelsius;
ni
� température ambiante moyenne du côté froid,� , en degrés Celsius;
ne
� vitesse et direction de l'air du côté chaud (si mesurées) et du côté froid, en mètres par seconde;
� coefficient de transmission thermique, U , tel qu'il a été obtenu d'après les essais;
m
� pour les essais normalisés, la valeur du coefficient de transmission thermique, U ,exprimée en watts par
st
mètre carré kelvins, corrigée en fonction de la résistance surfacique totale normalisée et arrondie à deux
chiffres significatifs;
� estimation de l'erreur approximative du mesurage (voir la référence [8] de la bibliographie).
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Annexe A
(normative)
Températures ambiantes
A.1 Généralités
Dans la présente annexe, la notation suivante est utilisée:
Légende
1 Panneau d'étalonnage ou éprouvette
2Déflecteur
� est la température superficielle moyenne du panneau d'étalonnage, en degrésCelsius;
s,cal
� est la température superficielle moyenne du rebord du panneau support (haut, côté, bas), en degrésCelsius;
p
� est la température superficielle moyenne du déflecteur, en degrésCelsius;
b
� est la température moyenne de l'air, en degrésCelsius.
c
Figure A.1 — Notation utilisée pour la température ambiante
A.2 Température ambiante
La température ambiante, � , est la pondération de la température de radiation,�,et delatempérature de l'air,� .
n r c
Calculer la température ambiante,� , en degrés Celsius, sur les deux côtés, à l'aide de l'équation (A.1):
n
hh���
cc r r
= (A.1)
�
n
hh�
cr
où
h est le coefficient de transmission thermique surfacique, en watts par mètre carré kelvin;
c est un indice correspondant à la températuremoyennedel'air;
r est un indice correspondant à la température moyenne de rayonnement.
La fraction convective, F , telle que définie en 6.2.3.2, doit être calculée en fonction de la densité du flux thermique,
c
q (voir exemple à la Figure D.3).
cal
A.3 Température moyenne de rayonnement
Calculer la température moyenne de rayonnement, �,en degrés Celsius, des surfaces «vues» par la surface de
r
l'éprouvette (panneau d'étalonnage, porte ou fenêtre) à l'aide de l'une des équations suivantes.
a) Si la profondeur du rebord du panneau support du 50 mm, utiliser l'équation (A.2):
��� (A.2)
rb
b) Si �������� �u 5 K, utiliser l'équation (A.3):
b � p
�
�� � �
cbbcpp
� = (A.3)
r
�
��
cb cp
c) Sinon, utiliser l'équation (A.4):
�
��hh��
cb cb b cp cp p
= (A.4)
�
r
�
��hh
cb cb cp cp
Le coefficient de transmission thermique par rayonnement, h , en watts par mètre carré kelvin, est calculéà l'aide
r
de l'équation (A.5):
hh��� �h (A.5)
r cb cb cp cp
où h et h sont les coefficients de transmission thermique par rayonnement d'un corps noir calculés à l'aide des
cb cp
équations (A.6) et (A.7):
2 2
=(� ��)( ) (A.6)
h TT TT
cb cbal
cal b
=(� ��)( ) (A.7)
h TT TT
cp p cal p
cal
où
�8 2 4
� est la constante de Stefan-Boltzmann;�=5,67 � 10 W/(m ·K );
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� et� sont les facteurs de rayonnement du déflecteur du panneau d'étalonnage et des rebords du
cb cp
panneau support vers le panneau d'étalonnage, calculés à l'aide des équations (A.8) et (A.9).
Les valeurs de h et de h sont calculées à partir de celles obtenues pour le panneau d'étalonnage et peuvent
cb cp
s'utiliser pour toutes les éprouvettes présentant la même la température correspondante du côté froid.
Les réflexions secondaires étant négligeables, les facteurs de rayonnement, � et � , peuvent être calculés
cb cp
à l'aide des équations (A.8) et (A.9):
�����ff1��f (A.8)
di
cb cal b cb p cp pb
�����ff11��f���ff
bg di
cp cal p cp b cb bp p cp pp
(A.9)
où
f est le facteur de forme entre deux surfaces;
� est l'émissivité hémisphérique.
Les indices suivants donnent la direction de l'échange de chaleur par rayonnement:
cb signifie du panneau d'étalonnage vers le déflecteur;
cp signifie du panneau d'étalonnage vers le rebord du panneau support;
pb signifie du rebord du panneau support vers le déflecteur;
bp signifie du déflecteur vers le rebord du panneau support;
pp signifie du rebord du panneau support vers le rebord du panneau support.
Les facteurs de forme sont donnés dans les Tableaux A.1 et A.2 en fonction de la profondeur du rebord du
panneau support, d, pour l'ouverture d'essai normalisée.
A.4 Coefficient de transmission thermique surfacique par convection
Le coefficient de transmission thermique surfacique par convection, h , doit être calculé pour le côté chaud et le
c
côté froid à l'aide de l'équation (A.10):
qh����
cal r r cal
h= (A.10)
c
���
ccal
où� est la densité de flux thermique au travers du panneau d'étalonnage, en watts par mètre carré.
cal
Tableau A.1 — Facteurs de forme pour ouverture de 1 230 mm ���� 1480 mm
Profondeur de rebord
Facteur de forme
0 mm 50 mm 100 mm 150 mm 200 mm
f 1,0 0,930 0,867 0,809 0,756
cb
f
0,0 0,059 0,103 0,142 0,177
pp
a
0,0 0,070 0,133 0,191 0,244
f ��f
cp bp
b
0,5 0,471 0,449 0,429 0,412
f
pb
a
Voir équation (A.11).
b
Voir équation (A.12).
Tableau A.2 — Facteurs de forme pour ouverture de 1 200 mm ���� 1200 mm
Profondeur de rebord
Facteur de forme
0 mm 50 mm 100 mm 150 mm 200 mm
f 1,0 0,922 0,853 0,790 0,733
cb
f 0,0 0,068 0,117 0,160 0,198
pp
a
0,0 0,078 0,147 0,210 0,267
f ��f
cp bp
b
0,5 0,466 0,442 0,420 0,401
f
pb
a
Voir équation (A.11).
b
Voir équation (A.12).
f ��f � 1 � f (A.11)
cp bp cb
1� f
di
pp
f � (A.12)
pb
Pour d'autres géométries, une méthode de calcul détaillée de la transmission thermique par rayonnement doit être
utilisée(voirlesréférences [9] ou [10] pour plus de détails).
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Annexe B
(normative)
Coefficient de transmission thermique linéique au bord
Voir les Figures B.1 et B.2 ainsi que le Tableau B.1.
Dimensions en millimètres
Légende
1 Panneau support
2 Panneau d'étalonnage
3Côté froid
4Côté chaud
Figure B.1 — Panneau d'étalonnage vitré avec épaisseur d
cal
Légende
1 Panneau support 3Côté froid
2 Éprouvette 4Côté chaud
Figure B.2 —Éprouvette avec cadre de largeur w
Tableau B.1 — Coefficient de transmission thermique linéique pour panneau d'étalonnage vitré
� pour d =60 mm � pour d =100 mm
edge cal edge cal
d
W/(m�K) W/(m�K)
� � � � � �
sur sur sur sur sur sur
0,030 0,035 0,040 0,030 0,035 0,040
mm W/(m�K) W/(m�K) W/(m�K) W/(m�K) W/(m�K) W/(m�K)
0 0,004 4 0,005 0 0,005 7 0,002 3 0,002 7 0,003 1
20 0,004 1 0,004 8 0,005 4 0,002 4 0,002 8 0,003 2
40 0,005 0 0,005 8 0,006 5 0,0030 0,003 5 0,004 0
60 0,006 3 0,007 2 0,008 2 0,003 9 0,004 6 0,005 2
80 0,007 7
...