ISO 12569:2012
(Main)Thermal performance of buildings and materials — Determination of specific airflow rate in buildings — Tracer gas dilution method
Thermal performance of buildings and materials — Determination of specific airflow rate in buildings — Tracer gas dilution method
ISO 12569:2012 establishes an engineering standard by which to obtain the ventilation rate/specific airflow rate, using a tracer gas in a building space, which is considered to be of a single zone. The measurement method is valid in spaces where the combined conditions concerning the uniformity of tracer gas concentration, measurement of the exhaust gas concentration, effective mixed zone and/or fluctuation of ventilation are satisfied. ISO 12569:2012 provides three measurement methods using a tracer gas: (1) concentration decay method, (2) continuous dose method, and (3) constant concentration method.
Performance thermique des bâtiments et des matériaux — Détermination du débit d'air spécifique dans les bâtiments — Méthode de dilution de gaz traceurs
L'ISO 12569:2012 établit un référentiel technique permettant d'obtenir le taux de ventilation/débit d'air spécifique à l'aide d'un gaz traceur, dans un espace intérieur d'un bâtiment, considéré comme ne comprenant qu'une seule zone. La méthode de mesurage est valide dans les espaces où les conditions combinées relatives à l'uniformité de la concentration du gaz traceur, la mesure de la concentration du gaz, la zone de mélange réelle et/ou la fluctuation de la ventilation sont satisfaites. L'ISO 12569:2012 propose trois méthodes de mesurage faisant appel à un gaz traceur: (1) la méthode par décroissance de la concentration, (2) la méthode par dose continue et (3) la méthode par concentration constante.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 12569
Second edition
2012-12-01
Thermal performance of buildings and
materials — Determination of specific
airflow rate in buildings — Tracer gas
dilution method
Performance thermique des bâtiments et des matériaux —
Détermination du débit d’air spécifique dans les bâtiments —
Méthode de dilution de gaz traceurs
Reference number
ISO 12569:2012(E)
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ISO 2012
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Terms and definitions . 1
3 Measurement method and its selection . 2
3.1 General . 2
3.2 Concentration decay method . 4
3.3 Continuous dose method . 7
3.4 Constant concentration method . 9
3.5 Type of tracer gas.10
3.6 Measurement apparatus .11
4 Procedure.13
4.1 Building preparations .13
4.2 Ancillary measurements .13
4.3 Concentration decay method .13
4.4 Continuous dose methods .20
4.5 Constant concentration method .25
5 Accuracy .27
5.1 Tracer gas dose procedure and room concentration distribution .28
5.2 Tracer gas sampling and storage method .28
5.3 Tracer gas concentration measuring instruments .28
5.4 Changes in outside wind and outside air temperature and schedule of air
conditioning system .29
6 Test report .29
6.1 General .29
6.2 All details necessary to identify the simulation tested.29
6.3 Details of heating and ventilation systems .29
6.4 Test conditions and apparatus .30
6.5 Collected data and results .30
6.6 Date of the test .30
Annex A (normative) Confidence intervals .31
Annex B (normative) Method to estimate ventilation rate Q and effective mixed zone volume V
V emz
[3,4]
simultaneously .34
Annex C (informative) Considerations when measuring the ventilation rate of large spaces .39
Annex D (informative) Effects of internal and external temperature difference, temperature
change, and outside air concentration change during the measurement period .40
Annex E (informative) Estimation error minimizing method in 2-point and multi-point
decay method .44
Annex F (informative) Propagation of error analysis .49
Bibliography .51
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ISO 12569:2012(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International
Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies
casting a vote.
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.
ISO 12569 was prepared by Technical Committee ISO/TC 163, Thermal performance and energy use in the
built environment, Subcommittee SC 1, Test and measurement methods.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 12569:2000), which has been
technically revised.
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ISO 12569:2012(E)
Introduction
The aim of ventilation is to maintain a proper hygienic status of the room by introducing outdoor air into
a room, diluting contaminants, heat, moisture or odour generated in the room, and evacuating them.
In terms of energy savings, it is also important to keep the ventilation at the required rate, in order to
reduce heat loss and heat gain under air conditioning as much as possible. Measurement of airflow rates
is often necessary, for example to check if the performance of a ventilation system is as intended, to
assess the source strength of contaminants, to ensure that contaminants are properly eliminated, etc.
The methods described here can be used to measure the ventilation rate or the specific airflow rate.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 12569:2012(E)
Thermal performance of buildings and materials —
Determination of specific airflow rate in buildings —
Tracer gas dilution method
1 Scope
This International Standard establishes an engineering standard by which to obtain the ventilation
rate/specific airflow rate, using a tracer gas in a building space, which is considered to be of a single zone.
The measurement method is valid in spaces where the combined conditions concerning the uniformity
of tracer gas concentration, measurement of the exhaust gas concentration, effective mixed zone and/or
fluctuation of ventilation are satisfied.
This International Standard provides three measurement methods using a tracer gas: (1) concentration
decay method, (2) continuous dose method, and (3) constant concentration method.
NOTE Specific measurement conditions are given in Table 1.
2 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
2.1
single zone
V
space where the ventilation rate/specific airflow rate is measured and which only exchanges air
with the outside
NOTE 1 Measured in cubic metres.
NOTE 2 Conditions needed for measurement are different for each measurement method, and details are
given in Clause 4.
2.2
effective mixed zone
V
emz
space within a single zone, excluding sealed furniture or storage space, in which tracer gas supplied to
the zone is regarded as uniformly distributed
NOTE 1 Measured in cubic metres.
NOTE 2 Forced mixing of air in the zone is often needed to keep uniform tracer gas concentration.
2.3
ventilation rate
Q
v
total volume of air passing through the zone to the outdoor air per unit of time
3 3
NOTE Measured in m /s or m /h.
2.4
specific airflow rate
N
ratio of the Qv to the volume of the effective mixed zone, per second or per hour
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ISO 12569:2012(E)
2.5
building envelope
boundary or barrier separating the interior volume of a building from the outside environment
2.6
tracer gas
gas that can be mixed with air and measured in very small concentration in order to study airflow rate
NOTE The tracer gas volume is defined as the value of exhaust temperature converted into density. When the
room air is mixed well, the room temperature approximately matches the exhaust temperature.
2.7
concentration decay method
method by which the specific airflow rate is obtained from the decaying curve of concentration observed
after the end of the injection of tracer gas.
2.8
continuous dose method
method by which the ventilation rate is obtained from the concentration resulting from continuous
generation or injection of the tracer gas
2.9
constant concentration method
method by which the ventilation rate is obtained from the injection rate of tracer gas dosed for constant
concentration in the space
3 Measurement method and its selection
3.1 General
One of the three measurement methods concentration decay method, continuous dose method and
constant concentration method, is used to measure the ventilation rate/specific airflow rate. Selection
of a measurement method and data processing depends on a building structure, ventilation system and
measurement instrument employed. The concentration decay method has a limited measurement time
of up to several hours while the continuous dose and constant concentration methods can provide a
longer measurement time up to several weeks. The guideline of selection of the method and what is
measured by the method is listed in Table 1.
In order to improve the accuracy of measuring the ventilation rate/specific airflow rate, it is sometimes
necessary to devise measures that approximate prerequisite conditions demanded of measurement
methods. In particular, if a measurement method were used that requires uniformity of concentration
in the effective mixed zone, it would be preferable to forcibly mix the internal air. In general, forced
mixing of internal air has little effect on ventilation rate/specific airflow rate, but there is a risk that
forced mixing affects the measured ventilation rate if natural ventilation due to temperature differences
predominates and the temperature within the room is distributed significantly, or if airflow emitted
from a fan for the purpose of mixing air directly impinges on the leakage areas in buildings. In such
instances, a mixing system needs to be improved or it would be recommended to select a measurement
method that could ensure uniformity of concentration without mixing.
In Table 1, specifications for the various applications are described as follows:
— “Room concentration can be maintained uniform at initial stage only” means making the
concentration in the effective mixed zone uniform by a method such as forced mixing when
supplying a tracer gas into the zone, but allowing the concentration to be distributed in principle
with the measurement.
— If it is specified that “room concentration can be maintained uniform at all times”, continuous forced
mixing of air in the effective mixed zone is preferable. However, if the constant concentration method
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ISO 12569:2012(E)
is used, and if concentration is controlled by injecting the tracer gas at several places and air is
sampled at several locations, it is possible to assume that concentration is uniform without mixing.
— “Average exhaust concentration can be measured” may either mean instances in which concentration in
an effective mixed zone is made uniform using mixing, or instances whereby the pressure inside a zone is
kept lower than the outside when using the exhaust ventilation system, or the leakage area is extremely
low so the exfiltration rate may be ignored, and exhaust pathways may be specified beforehand.
— When using measurement methods that require the “known volume of an effective mixed zone”,
the volume of the effective mixed zone can be estimated using room dimensions. However, when
using the corresponding average inverse concentration method and average concentration method,
if a sufficiently long time is taken to evaluate the ventilation rate, high accuracy for estimating the
volume of an effective mixed zone is not needed.
— Measurement methods that can be applied in instances where “fluctuation in ventilation rate can
be ignored”, are designed on the assumption that the ventilation rate/specific airflow rate over time
does not change.
Table 1 — Method, application and measured quantities
Application and measured quantities
Application What is measured
Room Room Average Known Fluctuation Ventilation Flexibility
concentra- concen-tra- exhaust volume of in ventila- rate or spe- to transient
Method
tion can be tion can be concen-tra- effective tion rate can cific airflow ventilation
maintained maintained tion can be mixed zone be ignored rate rate
uniform at uniform at measured
initial stage all times
only
Concentra- 2-point
Specific air-
tion decay decay ○ Δ
flow rate
method method
Multi-
point Specific air-
○ ○
decay flow rate
method
Step-
down
exhaust Specific air-
○ ○ ○
concen- flow rate
tration
method
Pulse Ventilation
○ ○
method rate
NOTE In addition to the measurement methods above, there is an intermittent dose method that allows the measurement
the volume of an effective mixed zone and ventilation rate at the same time. For measurement of ventilation rate among the
other measurements, if volume of an effective mixed zone is known, the ventilation rate can be obtained by multiplying the
volume of the effective mixed zone by the specific airflow rate, and then converting to ventilation rate. The measurement
methods marked with “Δ” in the “flexibility to transient ventilation rate” column can apply, in principle, to the case where
changes in ventilation rate/specific airflow rate cannot be ignored, however, because the measurement is based on time-
mean ventilation rate/specific airflow rate, it indicates that it does not meet the measurement of transient ventilation
rate/specific airflow rate. The constant concentration methods marked with “○” indicate it meets measurement of transient
ventilation rate if the dose of the tracer gas responds accurately to the transient ventilation rate with internal concentration
maintained at a constant level.
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ISO 12569:2012(E)
Table 1 (continued)
Application and measured quantities
Application What is measured
Room Room Average Known Fluctuation Ventilation Flexibility
concentra- concen-tra- exhaust volume of in ventila- rate or spe- to transient
Method
tion can be tion can be concen-tra- effective tion rate can cific airflow ventilation
maintained maintained tion can be mixed zone be ignored rate rate
uniform at uniform at measured
initial stage all times
only
Continu- Aver-
ous dose age of
method inverse Ventilation
○ ○ Δ
concen- rate
tration
method
Average
concen- Ventilation
○ ○ ○
tration rate
method
Station-
ary
Ventilation
concen- ○ ○
rate
tration
method
Constant concentra- Ventilation
○ ○
tion method rate
NOTE In addition to the measurement methods above, there is an intermittent dose method that allows the measurement
the volume of an effective mixed zone and ventilation rate at the same time. For measurement of ventilation rate among the
other measurements, if volume of an effective mixed zone is known, the ventilation rate can be obtained by multiplying the
volume of the effective mixed zone by the specific airflow rate, and then converting to ventilation rate. The measurement
methods marked with “Δ” in the “flexibility to transient ventilation rate” column can apply, in principle, to the case where
changes in ventilation rate/specific airflow rate cannot be ignored, however, because the measurement is based on time-
mean ventilation rate/specific airflow rate, it indicates that it does not meet the measurement of transient ventilation
rate/specific airflow rate. The constant concentration methods marked with “○” indicate it meets measurement of transient
ventilation rate if the dose of the tracer gas responds accurately to the transient ventilation rate with internal concentration
maintained at a constant level.
3.2 Concentration decay method
3.2.1 General
At the start of measurement, the tracer gas is supplied in the zone to be measured, and ventilation
rate/specific airflow rate is evaluated based on the concentration decay data obtained. In case of
the forced mixing for uniform distribution or if the average exhaust concentration can be measured,
the measurement point can be limited to one. The amount of tracer gas needed is very small for one
measurement, and it is not required to accurately measure the amount of injected gas except for the
pulse method.
The basic equation that can be commonly applied to the methods is as follows:
dV ()t
gas
3 3
=−Ct()Qv()t (m /h or m /s)
E
dt
(1)
where
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t is time, hours or seconds;
V (t)
gas
is total volume of tracer gas in a zone at time “t” ( = Cx,tdV ) (m³);
∫∫∫ ()
V
x is location in a zone;
3 3
C(x, t) is concentration at “t”, “x” in a zone (m /m );
3
Qv(t) is ventilation rate at “t” (m /h);
3 3
C (t) is average exhaust concentration at “t” (m /m ).
E
NOTE Formula (1) assumes that indoor-outdoor air density difference, mostly resulting from temperature
difference can be neglected.
3.2.2 2-point decay method
With the concentration in an effective mixed zone continuously made uniform, the time-mean air charge
rate is calculated from the measurement start point to the end point. It is not necessary for the specific
airflow rate to be constant during measuring.
The following equation is established from the above conditions.
Vt() =⋅VC(t)
gasemz
Ct()= Ct() (2)
E
where
3 3
C(t) is concentration in an effective mixed zone (uniform distribution) at t (m /m );
V
emz
is volume of an effective mixed zone (no time changes are assumed) [,= ∫∫∫ Cx tdV /]t
() ()
V C
E
3
(m ).
Formula (1) and Formula (2) provide Formula (3) to give Formula (4).
Qt
dC ()
t t
2 2
=− dt (3)
∫ ∫
t t
1 1
Ct
()
V
emz
C
1 ()
t
1
N = (4)
log
e
− C
()
tt t
21 2
where
t is time (t : Measurement start point, t : Measurement end point) (h);
1 2
Qt
()
1
t
2
is time-mean specific airflow rate ()= dt (1/h).
N ∫
t
− 1
tt
21 V
emz
Based on the measured concentration data of two different time points, the time-mean specific airflow
rate is calculated for that period. During the measurement period the concentration in the effective mixed
zone must be uniformly maintained. It is necessary for the accurate measuring of specific airflow rate
that the difference in concentration between the measurement start point and end point be sufficiently
greater than the concentration measurement error.
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ISO 12569:2012(E)
3.2.3 Multipoint decay method
Specific airflow rate is calculated when the concentration distribution in an effective mixed zone is
maintained uniform and the ventilation rate does not fluctuate over time.
Formula (5) is obtained when the ventilation rate in Formula (3) is made constant and the equation
is transformed.
Ct =−C Nt − (5)
() () ()
loglog t t
11
ee
where N is specific airflow rate (h).
Specific airflow rate is calculated by applying the measured data of concentration using the least square
method to a straight line shown in Formula (5). The precondition that specific airflow rate does not
fluctuate over time is confirmed when log C(t) is plotted against t and there is a linear relationship.
e
Lack of a linear relationship indicates that ventilation rate is not constant, so the specific airflow rate
obtained using this method is not the time-mean specific airflow rate. In this instance the 2-point decay
method should be applied.
3.2.4 Step-down exhaust concentration method
The specific airflow rate is calculated when the average exhaust concentration is measurable, the
distribution of the concentration in an effective mixed zone at the measurement start point is uniform,
and the ventilation rate does not fluctuate over time. It can also be applied when the concentration
is distributed after the start of measuring. Simultaneous measurement with the mean age of air
distribution is possible.
When time is integrated up to ∞ by making constant the ventilation rate in Formula (1), Formula (6) is
obtained
∞ ∞
∫ d ()tQ= v ∫ ()tdt (6)
V C
gas E
t t
1 1
If the concentration in an effective mixed zone is made uniform at the measurement start point, the result is
=⋅C
() ()
Vt V t
gas1 emz 1
and after sufficient time has elapsed the result is
∞=0
()
Vgas
which provides Formula (7).
C
()
t
1
N = (7)
∞
tdt
∫ ()
C
E
t
1
That is, the reciprocal value to the mean local age of air in the exhaust outlet becomes the specific airflow
rate in the room. In the event of multiple exhaust outlets, the average exhaust concentration weighted
depending on the exhaust airflow rate at each exhaust outlet is used.
NOTE Refer to Annex F if the difference between the exhaust temperature and room temperature cannot be
ignored.
3.2.5 Pulse method
The ventilation rate is calculated when the average exhaust concentration is measurable and the ventilation
rate does not fluctuate over time. The tracer gas volume supplied at the measurement start point needs to
be accurately evaluated, but the concentration distribution in a zone does not need to be uniform.
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ISO 12569:2012(E)
In this instance, in Formula (6), V (t ) is already known, and after sufficient time has elapsed, the result is
gas 1
V ()∞=0
gas
which provides Formula (8).
()
Vtgas1
Qv = (8)
∞
tdt
∫ ()
C
E
t1
where V (t) is tracer gas volume ( = supplied tracer gas volume) retained in the room at the measurement
gas
3
start time t (m ).
1
NOTE For the tracer gas volume, a value of exhaust temperature converted into density is used.
3.3 Continuous dose method
3.3.1 General
With the tracer gas being supplied continuously in the zone, the ventilation rate is measured by the
amount of the dosage and concentration measurement data. If a measurement method that requires
uniformly distributed concentration throughout the effective mixed zone with the tracer gas supplied is
used, it normally requires multiple concentration monitoring points to verify the uniform distribution
of the concentration. The amount of the tracer gas supplied increases as the measurement time
extends, however, the method can be applied to measurement that extends for a long time. The passive
measurement that uses carbon dioxide generated by exhalation of residents as the tracer gas, is also one
of the continuous concentration methods.
The basic equation that can be commonly applied to the methods is as follows:
dV ()t
gas
=−mt() Ct()Qv()t (9)
E
dt
3
where m(t) is dosage of tracer gas at “t” (m /h).
3.3.2 Average inverse concentration method
The time-mean specific airflow rate is calculated from the start to the end of measuring, where the
concentration distribution in an effective mixed zone is maintained uniform. It is not necessary for the
ventilation rate to be constant during measuring, but the instantaneous concentration during measurement,
the instantaneous dosage of tracer gas, and the volume of the effective mixed zone are required.
The following equation is established based on the assumed conditions.
t =⋅Ct
() ()
V V
gasemz
(10)
tC= t
()
C ()
E
where
3 3
C(t) is concentration in an effective mixed zone (uniform distribution) at t (m /m );
3
V is volume of an effective mixed zone (m ).
emz
Formula (9) and Formula (10) provide Formula (11), which gives Formula (12).
mt
()
dC
t t t
2 2 2
∫ = ∫ dt − ∫ Qv t dt (11)
()
V
emz
t t t
1 1 1
Ct Ct
() ()
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ISO 12569:2012(E)
C
()
m t
V 1
emz
Qv =+ (12)
log
e
− C
()
C
tt t
21 2
where
t is time (t : Measurement start point, t : Measurement end point) (h);
1 2
1
t
2
3
is time-mean specific airflow rate ()= Qv tdt (m /h);
∫ ()
Qv
t
− 1
tt
21
mt
()
1
m
t
2
3
= dt (m /h).
∫
− t
1
C tt Ct
21 ()
(mC/) is in general different to (/mC) . When the tracer gas dose during measuring is constant and is m,
(mC/) is replaced by mC(/1 ) . When there is sufficient measuring time, the effect of the second term on
the right side in Formula (12) is diminished, so in such circumstance this method may be applied also to
instances where sufficient accuracy is not obtained for estimation of the volume of the effective mixed
zone. Immediately after the start of tracer gas dosing, the concentration is generally sm
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 12569
Deuxième édition
2012-12-01
Performance thermique des
bâtiments et des matériaux —
Détermination du débit d’air
spécifique dans les bâtiments —
Méthode de dilution de gaz traceurs
Thermal performance of buildings and materials — Determination of
specific airflow rate in buildings — Tracer gas dilution method
Numéro de référence
ISO 12569:2012(F)
©
ISO 2012
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Publié en Suisse
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ISO 12569:2012(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Termes et définitions . 1
3 Choix de la méthode de mesurage. 2
3.1 Généralités . 2
3.2 Méthode par décroissance de la concentration . 4
3.3 Méthode par dose continue . 7
3.4 Méthode par concentration constante .10
3.5 Type de gaz traceur .10
3.6 Appareillage de mesure .11
4 Mode opératoire.13
4.1 Préparation du bâtiment .13
4.2 Mesures complémentaires .14
4.3 Méthode par décroissance de la concentration .14
4.4 Méthode par dose continue .22
4.5 Méthode par concentration constante .28
5 Précision .29
5.1 Mode opératoire du dosage du gaz traceur et répartition de la concentration dans
la pièce .30
5.2 Méthode d’échantillonnage et de stockage du gaz traceur .30
5.3 Instruments de mesurage de la concentration en gaz traceur .30
5.4 Variations du vent et de la température de l’air extérieur, et programmation du système
de conditionnement de l’air .31
6 Rapport d’essai .31
6.1 Généralités .31
6.2 Tous les détails nécessaires à l’identification de la simulation de l’essai .32
6.3 Détails des systèmes de chauffage et de ventilation .32
6.4 Conditions d’essai et appareillage .32
6.5 Données recueillies et résultats .33
6.6 Date de l’essai .33
Annexe A (normative) Intervalles de confiance .34
Annexe B (normative) Méthode pour l’estimation simulée du taux de ventilation Q et du volume
V
[3,4]
de la zone de mélange réelle V .38
emz
Annexe C (informative) Considérations lors de la mesure du taux de ventilation de
grands espaces .44
Annexe D (informative) Effets d’une différence de température entre l’intérieur et l’extérieur,
variation de température et variation de la concentration de l’air extérieur pendant la
période de mesure .45
Annexe E (informative) Méthode de minimisation de l’erreur d’estimation pour la mesure de la
décroissance à 2 points et multipoint .49
Annexe F (informative) Analyse de la propagation des erreurs .54
Bibliographie .56
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ISO 12569:2012(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.
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L’ISO 12569 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 163, Isolation thermique, sous-comité SC 1,
Méthodes d’essais et de mesurage.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 12569:2000), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
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ISO 12569:2012(F)
Introduction
L’objectif de la ventilation est de maintenir un état d’hygiène convenable dans une pièce en y introduisant
de l’air extérieur, en diluant ainsi les contaminants, la chaleur, l’humidité ou l’odeur produite dans la
pièce, et en les évacuant. En termes d’économies d’énergie, il est également important de maintenir la
ventilation au taux requis, afin de réduire autant que possible la perte et le gain de chaleur dans le cadre
du conditionnement de l’air. Il est souvent nécessaire de mesurer les débits d’air, par exemple pour vérifier
si la performance d’un système de ventilation correspond aux prévisions, pour évaluer l’intensité de la
source des contaminants, pour s’assurer que les contaminants sont bien éliminés, etc. Les méthodes
décrites ici peuvent être utilisées pour mesurer le taux de ventilation ou le débit d’air spécifique.
© ISO 2012 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 12569:2012(F)
Performance thermique des bâtiments et des matériaux —
Détermination du débit d’air spécifique dans les
bâtiments — Méthode de dilution de gaz traceurs
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale établit un référentiel technique permettant d’obtenir le taux de
ventilation/débit d’air spécifique à l’aide d’un gaz traceur, dans un espace intérieur d’un bâtiment,
considéré comme ne comprenant qu’une seule zone.
La méthode de mesurage est valide dans les espaces où les conditions combinées relatives à l’uniformité
de la concentration du gaz traceur, la mesure de la concentration du gaz, la zone de mélange réelle et/ou
la fluctuation de la ventilation sont satisfaites.
La présente Norme internationale propose trois méthodes de mesurage faisant appel à un gaz traceur:
(1) la méthode par décroissance de la concentration, (2) la méthode par dose continue et (3) la méthode
par concentration constante.
NOTE Les conditions de mesurage spécifiques sont indiquées dans le Tableau 1.
2 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
2.1
zone unique
V
espace dans lequel le taux de ventilation/débit d’air spécifique est mesuré et qui échange de l’air
uniquement avec l’extérieur
Note 1 à l’article: Mesuré en mètre cubes.
Note 2 à l’article: Les conditions nécessaires à la mesure sont différentes pour chaque méthode de mesurage; des
détails sont fournis à l’Article 4.
2.2
zone de mélange réelle
V
emz
espace dans une zone unique, à l’exclusion des meubles hermétiques ou des espaces de stockage, dans
lequel le gaz traceur injecté dans la zone est considéré uniformément réparti
Note 1 à l’article: Mesuré en mètre cubes.
Note 2 à l’article: Un mélange forcé de l’air dans la zone est souvent nécessaire pour maintenir la concentration en
gaz traceur uniforme.
2.3
taux de ventilation
Q
v
volume d’air total traversant la zone jusqu’à l’air extérieur par unité de temps
3 3
Note 1 à l’article: Mesuré en m /s ou m /h.
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ISO 12569:2012(F)
2.4
débit d’air spécifique
N
rapport de Q sur le volume de la zone de mélange réelle, par seconde ou par heure
v
2.5
enveloppe du bâtiment
limite ou barrière séparant le volume intérieur d’un bâtiment de l’environnement extérieur
2.6
gaz traceur
gaz susceptible de se mélanger à l’air et d’être mesuré en concentrations très faibles afin d’étudier
le débit d’air
Note 1 à l’article: Le volume du gaz traceur est défini comme la valeur de la température d’évacuation convertie
en densité. Lorsque l’air de la pièce est bien mélangé, la température de la pièce correspond approximativement à
la température d’évacuation
2.7
méthode par décroissance de la concentration
méthode par laquelle le débit d’air spécifique est obtenu grâce à la courbe de décroissance de la
concentration observée après la fin de l’injection du gaz traceur
2.8
méthode par dose continue
méthode par laquelle le taux de ventilation est obtenu à partir de la concentration résultant d’une
production ou d’une injection continue du gaz traceur
2.9
méthode par concentration constante
méthode par laquelle le taux de ventilation est obtenu à partir du taux d’injection du gaz traceur dosé
pour conserver une concentration constante dans l’espace
3 Choix de la méthode de mesurage
3.1 Généralités
L’une des trois méthodes de mesurage (décroissance de la concentration, dose continue et concentration
constante) est utilisée pour mesurer le taux de ventilation/débit d’air spécifique. Le choix d’une
méthode de mesurage et le traitement des données dépendent de la structure du bâtiment, du système
de ventilation et de l’instrument de mesurage utilisé. La méthode par décroissance de la concentration
demande une durée de mesure limitée, de plusieurs heures, tandis que les méthodes par dose continue
et par concentration constante peuvent nécessiter des durées de mesurage plus longues, pouvant aller
jusqu’à plusieurs semaines. Les directives pour le choix de la méthode et de ce qu’elle mesure sont
indiquées au Tableau 1.
Afin d’améliorer la précision de la mesure du taux de ventilation/débit d’air spécifique, il est parfois
nécessaire d’élaborer des mesures approchant des conditions prérequises pour les méthodes de
mesurage. En particulier, si une méthode de mesurage nécessitant l’uniformité de la concentration
dans la zone de mélange réelle est utilisée, il est préférable de forcer le mélangeage de l’air intérieur. En
général, le mélange forcé de l’air intérieur a peu d’effet sur le taux de ventilation/débit d’air spécifique,
mais il existe un risque qu’il affecte le taux de ventilation mesuré si une ventilation naturelle due à des
différences de température prédomine et si la température à l’intérieur de la pièce est distribuée de
manière significative (si la distribution de température dans la pièce est non homogène), ou si le débit
d’air émis par un ventilateur pour les besoins du mélangeage de l’air affecte directement les zones de fuite
dans les bâtiments. Dans de tels cas, le système de mélangeage doit être amélioré ou il est recommandé
de choisir une méthode de mesurage pouvant garantir l’uniformité de la concentration sans mélangeage.
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ISO 12569:2012(F)
Dans le Tableau 1, les spécifications des diverses applications sont décrites de la manière suivante:
— «La concentration dans la pièce peut n’être maintenue uniforme que pour la phase initiale» signifie
l’uniformisation de la concentration dans la zone de mélange réelle par une méthode telle que
le mélange forcé lors de l’alimentation en gaz traceur dans la zone, mais autorise en principe la
distribution de la concentration (pendant) avec la mesure.
— S’il est spécifié que «la concentration dans la pièce peut être maintenue uniforme à tout instant»,
un mélangeage forcé continu de l’air dans la zone de mélange réelle est préférable. Cependant, si la
méthode par concentration constante est utilisée, et si la concentration est contrôlée en injectant
le gaz traceur à plusieurs endroits et que l’air est prélevé à plusieurs endroits, il est possible de
supposer que la concentration est uniforme sans mélangeage.
— «La concentration moyenne du gaz d’évacuation peut être mesurée» peut désigner des situations
dans lesquelles la concentration dans une zone de mélange réelle est uniformisée par mélangeage,
ou des situations où la pression à l’intérieur d’une zone est maintenue inférieure à celle de l’extérieur
en utilisant le système de ventilation (ou d’extraction), ou des situations où la surface de fuite est
extrêmement faible, de sorte que le taux d’exfiltration peut être ignoré et que les voies d’évacuation
peuvent être spécifiées au préalable.
— Lorsque les méthodes de mesurage utilisées exigent que le «volume d’une zone de mélange réelle
soit connu», le volume de la zone de mélange réelle peut être estimé en utilisant les dimensions de la
pièce. Toutefois, dans le cas de la méthode par moyenne de la concentration inverse et de la méthode
par concentration moyenne, si une période suffisamment longue est utilisée pour évaluer le taux de
ventilation, une précision importante n’est pas nécessaire pour l’évaluation du volume de la zone de
mélange réelle.
— Les méthodes de mesurage pouvant être appliquées dans les situations où «la fluctuation du taux
de ventilation peut être ignorée» s’appuient sur l’hypothèse que le taux de ventilation/débit d’air
spécifique ne change pas au cours du temps.
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Tableau 1 — Méthode, application et quantités mesurées
Application et quantités mesurées
Application Quantités mesurées
La concen- La concen- La concentra- Le volume La fluctuation Le taux de La flexibilité
tration dans tration dans tion moyenne de la zone de du taux de ventilation ou vis-à-vis
Méthode
la pièce peut la pièce peut du gaz d’éva- mélange réelle ventilation le débit d’air du taux de
n’être mainte- être mainte- cuation peut est connu peut être spécifique ventilation
nue uniforme nue uniforme être mesurée ignorée transitoire
que pour la à tout instant
phase initiale
Méthode Méthode par
Débit d’air
par décroissance ○ Δ
spécifique
décrois- à 2 points
sance de
Méthode par
la concen-
Débit d’air
décroissance ○ ○
tration
spécifique
multi-point
Méthode par
concentra-
Débit d’air
tion dégres- ○ ○ ○
spécifique
sive du gaz
d’évacuation
Méthode par Taux de venti-
○ ○
impulsions lation
Méthode Méthode par
par dose moyenne de Taux de venti-
○ ○ Δ
continue la concentra- lation
tion inverse
Méthode par
concentra- Taux de venti-
○ ○ ○
tion lation
moyenne
Méthode par
concentra- Taux de venti-
○ ○
tion station- lation
naire
Méthode par concentra- Taux de venti-
○ ○
tion constante lation
3.2 Méthode par décroissance de la concentration
3.2.1 Généralités
Au début de la mesure, le gaz traceur est introduit dans la zone à mesurer et le taux de ventilation/débit
d’air spécifique est évalué en s’appuyant sur les données de décroissance de la concentration obtenues.
Dans le cas d’un mélangeage forcé pour l’obtention d’une répartition uniforme ou si la concentration
moyenne de l’évacuation peut être mesurée, il peut n’y avoir qu’un point de mesure. La quantité de gaz
traceur nécessaire est très faible pour une mesure et il n’est pas nécessaire de mesurer la quantité de gaz
injecté, sauf pour la méthode par impulsions.
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L’équation de base pouvant être associée à l’ensemble des méthodes est la suivante:
dV ()t
gaz
3 3
=−Ct()Qv()t mh// ou ms (1)
()
E
dt
où
t est le temps, en heures ou en secondes;
V (t)
gaz
est le volume total de gaz traceur dans une zone à l’instant «t» ( = Cx ,tdV ) (m³);
∫∫∫ ()
V
x est l’endroit dans une zone;
3 3
C(x, t) est la concentration à «t», «x» dans une zone (m /m );
3
Q (t) est le taux de ventilation à «t» (m /h);
v
3 3
C (t) est la concentration moyenne de l’évacuation à «t» (m /m ).
E
NOTE La Formule (1) suppose que la différence entre les densités d’air intérieur et extérieur, résultant
principalement de la différence de température, peut être négligée.
3.2.2 Méthode par décroissance à 2 points
Avec la concentration dans une zone de mélange réelle continuellement uniformisée, le taux de
renouvellement d’air moyen est calculé du premier point de mesure au dernier point de mesure. Il n’est
pas nécessaire que le débit d’air spécifique soit constant pendant la mesure.
L’équation suivante est établie à partir des conditions ci-dessus.
Vt()=⋅VC(t)
gazemz
Ct()=Ct() (2)
E
où
3 3
C(t) est la concentration dans une zone de mélange réelle (répartition uniforme) à t (m /m );
V est le volume d’une zone de mélange réelle (il est supposé qu’aucune modification n’a lieu
emz
3
au cours du temps) [,= ∫∫∫ Cx tdV /]t (m ).
V () C ()
E
La Formule (1) et la Formule (2) permettent d’obtenir la Formule (3) pour arriver à la Formule (4).
Qt
dC ()
t t
2 2
=− dt (3)
∫ ∫
t t
1 1
Ct
() V
emz
C
1 ()
t
1
N = (4)
log
e
− C
()
tt t
21 2
où
t est le temps (t : premier point de mesure, t : dernier point de mesure) (h);
1 2
Qt
()
1
t
2
est le débit d’air spécifique moyen ()= dt (1/h).
N ∫
− t
1
tt
21 V
emz
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ISO 12569:2012(F)
Sur la base des données de concentration mesurées en deux instants différents, le débit d’air spécifique
moyen est calculé sur cette période. Pendant la période de mesurage, il faut maintenir la concentration
dans la zone de mélange réelle uniforme. Il est nécessaire pour une mesure précise du débit d’air
spécifique que la différence de concentration entre le premier point et le dernier point de mesure soit
largement supérieure à l’erreur de mesure de la concentration.
3.2.3 Méthode par décroissance multipoint
Le débit d’air spécifique est calculé lorsque la répartition de la concentration dans une zone de mélange
réelle est maintenue uniforme et que le taux de ventilation ne fluctue pas au cours du temps.
La Formule (5) est obtenue à partir de la Formule (3) avec un taux de ventilation constant.
Ct =−C Nt − (5)
() () ()
loglog
t t
11
ee
où N est le débit d’air spécifique (h).
Le débit d’air spécifique est calculé en appliquant les données mesurées de la concentration à l’aide de
la méthode linéaire des moindres carrés, dans la Formule (5). La condition préalable de non-fluctuation
du débit d’air spécifique au cours du temps est confirmée lorsque log C(t) est tracé en fonction de t et
e
qu’il existe une relation linéaire. L’absence de relation linéaire indique que le taux de ventilation n’est
pas constant, et que le débit d’air spécifique obtenu à l’aide de cette méthode n’est pas le débit d’air
spécifique moyen. Dans cette situation, il convient d’appliquer la méthode par décroissance à 2 points.
3.2.4 Méthode par concentration dégressive du gaz d’évacuation
Le débit d’air spécifique est calculé lorsque la concentration moyenne du gaz d’évacuation est mesurable,
la répartition de la concentration dans une zone de mélange réelle au premier point de mesure est
uniforme, et le taux de ventilation ne fluctue pas au cours du temps. Cette méthode peut également être
appliquée lorsque la concentration est répartie après le début de la mesure. La mesure simultanée de
l’âge moyen de distribution d’air est possible.
Lorsque le temps est intégré jusqu’à ∞ en appliquant un taux de ventilation constant dans la Formule (1),
la Formule (6) est obtenue:
∞ ∞
∫ d tQ= v∫ tdt (6)
() ()
V C
gaz E
t t
1 1
Si la concentration dans une zone de mélange réelle est rendue uniforme au premier point de mesure,
le résultat est
=⋅C
() ()
Vt V t
gaz1 emz 1
et lorsque suffisamment de temps s’est écoulé, le résultat est
∞= 0
()
V
gaz
ce qui donne la Formule (7).
C
()
t
1
N = (7)
∞
tdt
∫ ()
C
E
t
1
Cela signifie que la valeur réciproque de l’âge local moyen de l’air dans la bouche d’évacuation devient le
débit d’air spécifique dans la pièce. S’il existe plusieurs bouches d’évacuation, la concentration moyenne
de l’évacuation pondérée par le débit d’air évacué à chaque bouche d’évacuation est utilisée.
NOTE Se reporter à l’Annexe F si la différence de température entre l’évacuation et la pièce ne peut pas
être ignorée.
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ISO 12569:2012(F)
3.2.5 Méthode par impulsions
Le taux de ventilation est calculé lorsque la concentration moyenne de l’évacuation est mesurable et que
le taux de ventilation ne fluctue pas au cours du temps. Le volume de gaz traceur fourni au premier point
de mesure doit être évalué avec précision, mais la répartition de la concentration dans une zone n’a pas
besoin d’être uniforme.
Dans cette situation, dans la Formule (6), V (t ) est déjà connu, et lorsque suffisamment de temps s’est
gaz 1
écoulé, le résultat est
V ∞= 0
()
gaz
ce qui donne la Formule (8).
()
Vt
gaz1
Qv = (8)
∞
tdt
∫ ()
C
E
t
1
où V (t) est le volume de gaz traceur (= volume de gaz traceur fourni) retenu dans la pièce à l’instant
gaz
3
de début de la mesure t (m ).
1
NOTE Pour le volume du gaz traceur, une valeur de la température d’évacuation convertie en densité est utilisée.
3.3 Méthode par dose continue
3.3.1 Généralités
Avec une alimentation continue en gaz traceur dans la zone, le taux de ventilation est mesuré par la
quantité de gaz fourni et les données de mesure de la concentration. En cas d’utilisation d’une méthode
de mesurage nécessitant une concentration répartie uniformément à travers la zone de mélange réelle
avec le gaz traceur fourni, plusieurs points de contrôle de la concentration sont normalement nécessaires
pour vérifier la répartition uniforme de la concentration. La quantité de gaz traceur fourni augmente
avec la durée de la mesure, mais la méthode peut être appliquée à une mesure s’étendant sur une longue
période. Le mesurage passif utilisant du dioxyde de carbone généré par l’expiration des occupants
comme gaz traceur est également l’une des méthodes par concentration continue.
L’équation de base pouvant être associée à l’ensemble des méthodes est la suivante:
dV ()t
gaz
=−mt() Ct()Qv()t (9)
E
dt
où
3
m(t) est la dose de gaz traceur à «t» (m /h).
3.3.2 Méthode par moyenne de la concentration inverse
Le débit d’air spécifique moyen est calculé du début à la fin de la mesure, lorsque la répartition de la
concentration dans une zone de mélange réelle est maintenue uniforme. Il n’est pas nécessaire que
le taux de ventilation soit constant pendant la mesure, mais la concentration instantanée, le dosage
instantané de gaz traceur et le volume de la zone de mélange réelle sont requis.
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ISO 12569:2012(F)
L’équation suivante est établie à partir des conditions supposées.
t =⋅Ct
() ()
V gazeV mz
(10)
tC= t
()
C ()
E
où
3 3
C(t) est la concentration dans une zone de mélange réelle (répartition uniforme) à t (m /m );
3
V est le volume d’une zone de mélange réelle (m ).
emz
La Formule (9) et la Formule (10) permettent d’obtenir la Formule (11) pour arriver à la Formule (12).
mt
dC ()
t t t
2 2 2
= dt − Qv t dt (11)
∫ ∫ ∫ ()
V
emz
t t t
1 1 1
Ct Ct
() ()
C
()
m
V t
emz 1
Qv =+ (12)
log
e
− C
()
C tt t
21 2
où
t est le temps (t : premier point de mesure, t : dernier point de mesure) (h);
1 2
1
t
2
3
est le débit d’air spécifique moyen ()= Qv tdt (m /h);
∫ ()
Qv
− t
1
tt
21
mt
()
1
m
3
t
2
= ∫ dt mh/
()
− t
1
Ct
C tt ()
21
(mC/) est généralement différent de (/mC ) . Lorsque la dose de gaz traceur pendant la mesure est constante
et est égale à m, (mC/) est remplacé par mC(/ . Lorsque la durée de mesure est suffisante, l’effet du
second terme du côté droit de la Formule (12) est amoindri ; dans de telles circonstances, cette méthode
peut donc être appliquée également lorsqu’une précision suffisante n’est pas atteinte pour l’estimation du
volume de la zone de mélange réelle. Immédiatement après le début du dosage du gaz traceur, la
concentration est en général faible, ce qui tend à retarder fortement la réponse du système de mesur
...
Questions, Comments and Discussion
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