ISO 10456:2007
(Main)Building materials and products — Hygrothermal properties — Tabulated design values and procedures for determining declared and design thermal values
Building materials and products — Hygrothermal properties — Tabulated design values and procedures for determining declared and design thermal values
ISO 10456:2007 specifies methods for the determination of declared and design thermal values for thermally homogeneous building materials and products, together with procedures to convert values obtained under one set of conditions to those valid for another set of conditions. These procedures are valid for design ambient temperatures between -30 °C and +60 °C. ISO 10456:2007 provides conversion coefficients for temperature and for moisture. These coefficients are valid for mean temperatures between 0 °C and 30 °C. ISO 10456:2007 also provides design data in tabular form for use in heat and moisture transfer calculations, for thermally homogeneous materials and products commonly used in building construction.
Matériaux et produits pour le bâtiment — Propriétés hygrothermiques — Valeurs utiles tabulées et procédures pour la détermination des valeurs thermiques déclarées et utiles
L'ISO 10456:2007 spécifie des méthodes pour la détermination des valeurs thermiques déclarées et utiles des matériaux et produits du bâtiment thermiquement homogènes, ainsi que des procédures pour convertir les valeurs obtenues pour un ensemble de conditions en valeurs valides pour un autre ensemble de conditions. Ces procédures sont valables pour des températures ambiantes utiles comprises entre -30 °C et +60 °C. L'ISO 10456:2007 fournit les coefficients de conversion liés à la température et à l'humidité. Ces coefficients sont valables pour des températures moyennes comprises entre 0 °C et 30 °C. L'ISO 10456:2007 fournit également les valeurs utiles tabulées nécessaires aux calculs des transferts de chaleur et d'humidité des matériaux et produits thermiquement homogènes couramment utilisés dans la construction.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10456
Third edition
2007-12-15
Building materials and products —
Hygrothermal properties — Tabulated
design values and procedures for
determining declared and design thermal
values
Matériaux et produits pour le bâtiment — Propriétés hygrothermiques —
Valeurs utiles tabulées et procédures pour la détermination des valeurs
thermiques déclarées et utiles
Reference number
ISO 10456:2007(E)
©
ISO 2007
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ISO 10456:2007(E)
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Published in Switzerland
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ISO 10456:2007(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions, symbols and units . 1
3.1 Terms and definitions. 1
3.2 Symbols and units. 2
4 Test methods and test conditions . 3
4.1 Tests for thermal properties . 3
4.2 Tests for moisture properties. 3
5 Determination of declared thermal values . 3
6 Determination of design thermal values . 4
6.1 General. 4
6.2 Rounding of design values. 4
6.3 Design values derived from declared values. 5
6.4 Design values derived from measured values . 5
7 Conversion of thermal values . 5
7.1 General. 5
7.2 Conversion for temperature . 5
7.3 Conversion for moisture . 6
7.4 Age conversion . 6
7.5 Natural convection. 6
8 Tabulated design hygrothermal values. 8
8.1 General. 8
8.2 Design thermal values. 8
8.3 Design moisture values . 8
Annex A (normative) Conversion coefficients for temperature . 15
Annex B (informative) Examples of calculations . 19
Annex C (informative) Statistical calculations . 22
Bibliography . 24
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ISO 10456:2007(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 10456 was prepared by Technical Committee ISO/TC 163, Thermal performance and energy use in the
built environment, Subcommittee SC 2, Calculation methods.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 10456:1999), which has been technically
revised.
The following changes have been made to the second edition:
⎯ the Scope has been extended to include tabulated design values of thermal and moisture properties of
materials, and the title has been modified accordingly;
⎯ an Introduction has been added;
⎯ the Scope specifies that moisture coefficients are valid only between 0 °C and 30 °C;
⎯ 4.2 has been added as a new subclause on tests for moisture properties;
⎯ 7.2 has been extended to contain general information about climates;
⎯ 7.4 contains clarification that ageing factors are not applied if taken into account in declared values;
⎯ 7.5 has been added as a new subclause dealing with convection in insulating materials;
⎯ Clause 8 has been added, giving tabulated design values (in Tables 3, 4 and 5); the data, taken from
EN 12524, have been reviewed and updated.
⎯ Annex A contains data reviewed for extruded polystyrene (XPS) and polyurethane (PU).
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ISO 10456:2007(E)
Introduction
This International Standard 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.
Heat and moisture transfer calculations require design values of thermal and moisture properties for materials
used in building applications.
Design values can be derived from declared values that are based on measured data on the product
concerned, which is usually the case for thermal insulation materials. Where the design conditions differ from
those of the declared value, the data needs to be converted to the applicable conditions. This International
Standard provides the methods and data for making this conversion.
For materials for which measured values are not available, design values can be obtained from tables. This
International Standard provides such tabulated information based on the compilation of existing data (see
reference documents listed in the Bibliography).
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10456:2007(E)
Building materials and products — Hygrothermal properties —
Tabulated design values and procedures for determining
declared and design thermal values
1 Scope
This International Standard specifies methods for the determination of declared and design thermal values for
thermally homogeneous building materials and products, together with procedures to convert values obtained
under one set of conditions to those valid for another set of conditions. These procedures are valid for design
ambient temperatures between −30 °C and +60 °C.
This International Standard provides conversion coefficients for temperature and for moisture. These
coefficients are valid for mean temperatures between 0 °C and 30 °C.
This International Standard also provides design data in tabular form for use in heat and moisture transfer
calculations, for thermally homogeneous materials and products commonly used in building construction.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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 7345, Thermal insulation — Physical quantities and definitions
ISO 8990, Thermal insulation — Determination of steady-state thermal transmission properties — Calibrated
and guarded hot box
ISO 12572, Hygrothermal performance of building materials and products — Determination of water vapour
transmission properties
3 Terms, definitions, symbols and units
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 7345 and the following apply.
3.1.1
declared thermal value
expected value of a thermal property of a building material or product assessed from measured data at
reference conditions of temperature and humidity, given for a stated fraction and confidence level, and
corresponding to a reasonable expected service lifetime under normal conditions
3.1.2
design thermal value
design thermal conductivity or design thermal resistance
NOTE A given product can have more than one design value, for different applications or environmental conditions.
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ISO 10456:2007(E)
3.1.3
design thermal conductivity
value of thermal conductivity of a building material or product under specific external and internal conditions,
which can be considered as typical of the performance of that material or product when incorporated in a
building component
3.1.4
design thermal resistance
value of thermal resistance of a building product under specific external and internal conditions, which can be
considered as typical of the performance of that product when incorporated in a building component
3.1.5
material
piece of a product irrespective of its delivery form, shape and dimensions, without any facing or coating
3.1.6
product
final form of a material ready for use, of given shape and dimensions and including any facings or coatings
3.2 Symbols and units
Symbol Quantity Unit
c specific heat capacity at constant pressure J/(kg⋅K)
p
F ageing conversion factor —
a
F moisture conversion factor —
m
F temperature conversion factor —
T
−1
f temperature conversion coefficient K
T
a
f moisture conversion coefficient mass by mass kg/kg
u
a 3 3
f moisture conversion coefficient volume by volume m /m
ψ
2
R thermal resistance m ⋅K/W
s water vapour diffusion-equivalent air layer thickness m
d
T thermodynamic temperature K
u moisture content mass by mass kg/kg
λ thermal conductivity W/(m⋅K)
µ water vapour resistance factor —
3
ρ density kg/m
3 3
ψ moisture content volume by volume m /m
a
For conversion of thermal properties.
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ISO 10456:2007(E)
4 Test methods and test conditions
4.1 Tests for thermal properties
4.1.1 Test methods
Measured values of thermal conductivity or thermal resistance shall be obtained using the following methods:
⎯ guarded hot plate, in accordance with ISO 8302 or equivalent national method;
⎯ heat flow meter, in accordance with ISO 8301 or equivalent national method;
⎯ calibrated and guarded hot box, in accordance with ISO 8990.
4.1.2 Test conditions
To avoid conversions, it is recommended that measurements be conducted under conditions corresponding to
the selected set of conditions given in Table 1.
The mean test temperature should be chosen so that the application of the temperature coefficients does not
introduce a change of more than 2 % from the measured value.
The following testing conditions are required:
⎯ measured thickness and density for identification;
⎯ mean test temperature;
⎯ moisture content of the specimen during test;
⎯ (for aged materials) age of the specimen and conditioning procedures before testing.
4.2 Tests for moisture properties
Measured values of water vapour resistance factor or water vapour diffusion-equivalent air layer thickness
shall be obtained using ISO 12572.
5 Determination of declared thermal values
A declared thermal value shall be given under one of the sets of conditions a) or b) in Table 1, with reference
temperature I (10 °C) or II (23 °C).
Table 1 — Declared value conditions
Sets of conditions
Property
I (10 °C) II (23 °C)
a) b) a) b)
Reference temperature 10 °C 10 °C 23 °C 23 °C
a b a b
Moisture u u u u
dry 23,50 dry 23,50
Ageing aged aged aged aged
a
u is a low moisture content reached by drying according to specifications or standards for the material concerned.
dry
b
u is the moisture content when in equilibrium with air at 23 °C and relative humidity of 50 %.
23,50
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ISO 10456:2007(E)
Either the declared value shall be determined at a thickness large enough to neglect the thickness effect, or
the declared values for smaller thicknesses shall be based on measurements at those thicknesses.
The data used shall be either
⎯ directly measured values according to the test methods given in Clause 4, or
⎯ obtained indirectly by making use of an established correlation with a related property such as density.
When all data have not been measured under the same set of conditions, they shall first be brought to one set
of conditions (see Clause 7). A statistical single value estimate shall then be calculated. Annex C refers to
International Standards on statistics that may be used.
During calculations, no value shall be rounded to less than three significant figures.
The declared value is the estimated value of the statistical single value, rounded according to either or both of
the following rules:
a) for thermal conductivity, λ, expressed in W/(m⋅K):
⎯ if λu 0,08: rounding to nearest higher 0,001 W/(m⋅K);
⎯ if 0,08 < λu0,20: rounding to nearest higher 0,005 W/(m⋅K);
⎯ if 0,20 < λu2,00: rounding to nearest higher 0,01 W/(m⋅K);
⎯ if 2,00 < λ : rounding to nearest higher 0,1 W/(m⋅K);
2
b) for thermal resistance, R, expressed in m ⋅K/W, as the nearest lower value rounded to not more than two
decimals or three significant figures.
Rules for determining declared values for specific products may be specified in applicable product standards.
6 Determination of design thermal values
6.1 General
Design values can be obtained from declared values, measured values or tabulated values (see Clause 8).
Measured data shall be either
⎯ directly measured values in accordance with the test methods given in Clause 4, or
⎯ obtained indirectly by making use of an established correlation with a related property, such as density.
If the set of conditions for declared, measured or tabulated values can be considered relevant for the actual
application, those values can be used directly as design values. Otherwise, conversion of data shall be
undertaken according to the procedure given in Clause 7.
6.2 Rounding of design values
The design value shall be rounded in accordance with the rules given in Clause 5:
⎯ for thermal conductivity, as the nearest higher value, in W/(m⋅K);
2
⎯ for thermal resistance, as the nearest lower value, in m ⋅K/W.
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ISO 10456:2007(E)
6.3 Design values derived from declared values
When the design value is calculated from the declared value and is based on the same statistical evaluation,
the declared value shall be converted to the design conditions.
Information is given in Annex C on how to derive design values based on another statistical evaluation
different from the one applicable to the declared value.
6.4 Design values derived from measured values
When necessary, all data shall first be converted to the design conditions. A statistical single value estimate
shall then be calculated. Annex C refers to International Standards on statistics that can be used.
7 Conversion of thermal values
7.1 General
Conversions of thermal values from one set of conditions (λ , R ) to another set of conditions (λ , R ) are
1 1 2 2
carried out according to the following equations:
λλ= F FF (1)
21mT a
R
1
R = (2)
2
F FF
T ma
Conversion coefficients may be taken from the applicable tables in this International Standard. Alternatively,
they may be derived from measured data obtained in accordance with the test methods referred to in 4.1,
provided that the procedure for determining conversion coefficients other than those in Table 4 are validated
by independent test institutes.
7.2 Conversion for temperature
The factor F for temperature is determined by
T
fT()−T
T 21
F = e (3)
T
where
f is the temperature conversion coefficient;
T
T is the temperature of the first set of conditions;
1
T is the temperature of the second set of conditions.
2
Values of the temperature conversion coefficient for insulation materials and masonry materials are given in
Annex A.
NOTE The effect of temperature on the thermal properties of other materials is generally not significant for heat
transfer calculations, and can usually be neglected.
Design thermal values should be obtained for the expected mean temperature of the material as installed in
the component in the applicable climate.
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ISO 10456:2007(E)
7.3 Conversion for moisture
The factor F for moisture content is determined as follows:
m
a) conversion of moisture content given as mass by mass:
fu()−u
u 21
F = e (4)
m
where
f is the moisture conversion coefficient mass by mass;
u
u is the moisture content mass by mass of the first set of conditions;
1
u is the moisture content mass by mass of the second set of conditions;
2
b) conversion of moisture content given as volume by volume:
f()ψ −ψ
ψ 21
F = e (5)
m
where
f is the moisture conversion coefficient volume by volume;
ψ
ψ is the moisture content volume by volume of the first set of conditions;
1
ψ is the moisture content volume by volume of the second set of conditions.
2
Values of the moisture conversion coefficient for insulation and masonry materials are given in Table 4.
7.4 Age conversion
The ageing depends upon the material type, facings, structures, the blowing agent, the temperature and the
thickness of the material. For a given material, the ageing effect can be obtained from theoretical models
validated by experimental data. There are no simple rules to correlate ageing over time for a given material.
If the declared thermal value takes account of ageing, no further ageing conversions shall be applied for
design thermal values.
If a conversion factor F is used, it shall allow the calculation of the aged value of the thermal property
a
corresponding to a time not less than half the working lifetime of the product in the application concerned.
NOTE 1 The working lifetime is often taken as 50 years.
NOTE 2 No conversion coefficients are given in this International Standard to derive the ageing conversion factor F .
a
Procedures for establishing aged values or ageing factors are given in some product standards.
7.5 Natural convection
The onset of natural convection in an insulating material with an open structure depends on permeability,
thickness and temperature difference. The driving force for natural convection is described by the modified
Rayleigh number, Ra , which is a dimensionless number defined for the purposes of this International
m
Standard by
dk∆T
6
Ra =×310 (6)
m
λ
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ISO 10456:2007(E)
where
∆T is the temperature difference across the insulation, in K;
d is the thickness of the insulation, in m;
2
k is the permeability of the insulation, in m ;
λ is the thermal conductivity of the insulation without convection, in W/(m⋅K).
If Ra does not exceed the critical value in Table 2, no correction for natural convection shall be made.
m
NOTE 1 The formal definition of Ra is
m
gcβρ
dk∆T
p
Ra=× (7)
m
ν λ
where
2
g is the acceleration due to gravity (9,81 m/s );
β is the thermal expansion coefficient for air;
ρ is the density for air;
c is the specific heat capacity for air at constant pressure;
p
ν is the kinematic viscosity for air (equal to dynamic viscosity divided by density).
Equation (6) is obtained by substituting the properties for air at 10 °C given in ISO 10292.
NOTE 2 Permeability is defined for one-dimensional steady-state conditions by the equation:
∆P η V
=× (8)
dk A
where
∆P is the pressure difference;
η is the dynamic viscosity of air;
V is the volumetric air flow rate;
A is the area.
It can be obtained from measurements of the airflow resistivity of the product, r, in accordance with ISO 9053 from
η
k = (9)
r
NOTE 3 In cold climates, the risk of convection is greater for a given material because the value of ∆T in Equation (6) is
larger.
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Table 2 — Critical modified Rayleigh number
a
Direction of heat flow Ra
m
Horizontal 2,5
Upwards, open upper surface 15
Upwards, wind-protected upper surface (not air permeable) 30
a
Use linear interpolation of the modified Rayleigh number for intermediate angles based
on cos θ, where horizontal is θ = 0.
At present, there are no commonly accepted procedures to allow for convection in insulating materials. If Ra
m
exceeds the critical value in Table 2, detailed analysis or measurements are needed to quantify the effect of
convection.
8 Tabulated design hygrothermal values
8.1 General
Tables 3, 4 and 5 give typical design values which are suitable for use in calculations of heat and moisture
transfer in the absence of specific information on the product(s) concerned. Where available, manufacturers’
certified values should be used in preference to values from the tables.
Table 3 gives design values for thermal conductivity, specific heat capacity and water vapour resistance factor
for materials commonly used in building applications. Where a range of values are given for one material
depending on density, linear interpolation can be used.
Table 4 gives design values for specific heat capacity and information on moisture content, moisture
conversion coefficients and water vapour resistance factors for insulation materials and masonry materials.
The moisture content of materials and products are given in equilibrium with air at 23 °C and relative humidity
of 50 % and 80 %. The ranges of density and moisture content shown in Table 4 indicate the range of
applicability of the data.
Table 5 gives the water vapour diffusion-equivalent air layer thickness for thin layers.
NOTE EN 1745 gives information on the thermal conductivity of masonry units in the dry state.
8.2 Design thermal values
Design thermal values for insulation and masonry materials should be converted to the applicable design
conditions using the conversion coefficients in Annex A and Table 4 respectively.
The data on moisture contents in Table 4 (at 23 °C and relative humidity of 50 % and 80 %) are indicative of
the equilibrium moisture content of the materials concerned in typical building applications. They are not
applicable to situations of high moisture, as can be the case below ground, for example. Data on equilibrium
moisture content for specific applications may be provided in national tables.
8.3 Design moisture values
Tables 3 and 4 give values of the water vapour resistance factor for “dry cup” and “wet cup” conditions (as
defined in ISO 12572).
At low ambient relative humidities, water vapour is transported through porous materials predominantly by
vapour diffusion. As the relative humidity rises, the pores start to fill with liquid water and liquid flow becomes
an increasingly important transport mechanism. The apparent vapour resistance therefore falls with increasing
relative humidity. This effect is summarized by the dry cup values, which apply when the mean relative
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ISO 10456:2007(E)
humidity across a material is less than 70 %, and the wet cup values that apply when the mean relative
humidity is greater than or equal to 70 %. For heated buildings, the dry cup values are generally applicable to
materials on the inside of an insulation layer, and wet cup values to those on the outside of an insulation layer.
If a specific insulation layer (e.g. monolithic masonry walls) is not present, dry cup values apply when the
component is wetting from a dry state, and wet cup values apply when it is drying from a wet state.
Table 3 — Design thermal values for materials in general building applications
Design
Specific
thermal Water vapour
Density heat
conduct- resistance factor
capacity
ivity
Material group or application
ρ λ c µ
p
3
kg/m W/(m⋅K) J/(kg⋅K)
dry wet
Asphalt 2 100 0,70 1 000 50 000 50 000
Pure 1 050 0,17 1 000 50 000 50 000
Bitumen
Felt/sheet 1 100 0,23 1 000 50 000 50 000
Medium density 1 800 1,15 1 000 100 60
2 000 1,35 1 000 100 60
2 200 1,65 1 000 120 70
a
Concrete
High density 2 400 2,00 1 000 130 80
Reinforced (with 1 % of steel) 2 300 2,3 1 000 130 80
Reinforced (with 2 % of steel) 2 400 2,5 1 000 130 80
Rubber 1 200 0,17 1 400 10 000 10 000
Plastic 1 700 0,25 1 400 10 000 10 000
Underlay, cellular rubber or plastic 270 0,10 1 400 10 000 10 000
Underlay, felt 120 0,05 1 300 20 15
Floor
Underlay, wool 200 0,06 1 300 20 15
coverings
Underlay, cork < 200 0,05 1 500 20 10
Tiles, cork > 400 0,065 1 500 40 20
Carpet / textile flooring 200 0,06 1 300 5 5
Linoleum 1 200 0,17 1 400 1 000 800
Air 1,23 0,025 1 008 1 1
Carbon dioxide 1,95 0,014 820 1 1
Argon 1,70 0,017 519 1 1
Gases
Sulphur hexafluoride 6,36 0,013 614 1 1
Krypton 3,56 0,009 0 245 1 1
Xenon 5,68 0,005 4 160 1 1
Soda lime glass (including “float glass”) 2 500 1,00 750 ∞ ∞
Glass Quartz glass 2 200 1,40 750 ∞ ∞
Glass mosaic 2 000 1,20 750 ∞ ∞
Ice at −10 °C 920 2,30 2 000 — —
Ice at 0 °C 900 2,20 2 000 — —
Snow, freshly fallen (< 30 mm) 100 0,05 2 000 — —
Snow, soft (30 to 70 mm) 200 0,12 2 000 — —
Water Snow, slightly compacted (70 to 100 mm) 300 0,23 2 000 — —
Snow, compacted (< 200 mm) 500 0,60 2
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10456
Troisième édition
2007-12-15
Matériaux et produits pour le bâtiment —
Propriétés hygrothermiques — Valeurs
utiles tabulées et procédures pour la
détermination des valeurs thermiques
déclarées et utiles
Building materials and products — Hygrothermal properties —
Tabulated design values and procedures for determining declared and
design thermal values
Numéro de référence
ISO 10456:2007(F)
©
ISO 2007
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Publié en Suisse
ii © ISO 2007 – Tous droits réservés
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ISO 10456:2007(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions, symboles et unités . 1
3.1 Termes et définitions. 1
3.2 Symboles et unités . 2
4 Méthodes d'essai et conditions d'essai . 3
4.1 Essais relatifs aux propriétés thermiques . 3
4.2 Essais relatifs aux propriétés liées à l'humidité. 3
5 Détermination des valeurs thermiques déclarées. 3
6 Détermination des valeurs thermiques utiles. 4
6.1 Généralités . 4
6.2 Arrondissement des valeurs utiles. 5
6.3 Valeurs utiles obtenues à partir de valeurs déclarées. 5
6.4 Valeurs utiles obtenues à partir de valeurs mesurées . 5
7 Conversion des valeurs thermiques. 5
7.1 Généralités . 5
7.2 Conversion liée à la température . 5
7.3 Conversion liée à l'humidité . 6
7.4 Conversion liée au vieillissement . 6
7.5 Convection naturelle . 7
8 Valeurs hygrothermiques utiles tabulées . 8
8.1 Généralités . 8
8.2 Valeurs thermiques utiles . 8
8.3 Valeurs d'humidité utiles . 9
Annexe A (normative) Coefficients de conversion liés à la température. 17
Annexe B (informative) Exemples de calculs. 22
Annexe C (informative) Calculs statistiques . 25
Bibliographie . 27
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 10456 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 163, Performance thermique et utilisation de
l'énergie en environnement bâti, sous-comité SC 2, Méthodes de calcul.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 10456:1999), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
Les modifications suivantes ont été apportées à la deuxième édition:
⎯ le Domaine d'application a fait l'objet d'une extension, de manière à y inclure les valeurs utiles tabulées
relatives aux propriétés thermiques et aux propriétés liées à l'humidité des matériaux; le titre a été
modifié en conséquence;
⎯ l'Introduction a été ajoutée;
⎯ le Domaine d'application spécifie que les coefficients liés à l'humidité ne sont valables qu'entre 0 °C et
30 °C;
⎯ 4.2 a été ajouté, ce nouveau paragraphe concerne les essais relatifs aux propriétés liées à l'humidité;
⎯ 7.2 a été enrichi d'informations générales sur les climats;
⎯ 7.4 explique que les facteurs de vieillissement ne sont pas appliqués s'ils ont déjà été pris en compte
dans les valeurs déclarées.
⎯ 7.5 a été ajouté, ce nouveau paragraphe concerne la convection dans les matériaux isolants;
⎯ l'Article 8 a été ajouté, donnant les valeurs utiles tabulées (Tableaux 3, 4, 5); ces données, qui
proviennent de l'EN 12524, ont été revues et mises à jour;
⎯ l'Annexe A contient des données revues pour le polystyrène extrudé (XPS) et le polyuréthane (PU).
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ISO 10456:2007(F)
Introduction
La présente Norme internationale fournit les moyens (en partie) pour évaluer la contribution des produits et
installations de service de bâtiment aux économies d'énergie et à la performance énergétique globale des
bâtiments.
Les calculs relatifs aux transferts de chaleur et d'humidité dans les matériaux utilisés dans le bâtiment
requièrent l'utilisation des valeurs utiles des propriétés thermiques et des propriétés hygrothermiques de ces
matériaux.
Les valeurs utiles peuvent être obtenues à partir des valeurs déclarées, issues de mesurages effectués sur le
produit concerné: c'est généralement le cas pour les isolants thermiques. Lorsque les conditions d'obtention
des valeurs utiles diffèrent de celles dans lesquelles ont été déterminées les valeurs déclarées, on doit
procéder à une conversion des valeurs. La présente Norme internationale fournit les méthodes et les données
pour pratiquer cette conversion.
Pour les matériaux pour lesquels on ne dispose pas de valeurs issues de mesures, les valeurs utiles peuvent
être obtenues à partir de valeurs tabulées. La présente Norme internationale fournit de telles valeurs tabulées,
basées sur la compilation de données existantes (voir documents de référence en Bibliographie).
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NORME INTERNATIONALE ISO 10456:2007(F)
Matériaux et produits pour le bâtiment — Propriétés
hygrothermiques — Valeurs utiles tabulées et procédures pour
la détermination des valeurs thermiques déclarées et utiles
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie des méthodes pour la détermination des valeurs thermiques
déclarées et utiles des matériaux et produits du bâtiment thermiquement homogènes, ainsi que des
procédures pour convertir les valeurs obtenues pour un ensemble de conditions en valeurs valides pour un
autre ensemble de conditions. Ces procédures sont valables pour des températures ambiantes utiles
comprises entre −30 °C et +60 °C.
La présente Norme internationale fournit les coefficients de conversion liés à la température et à l'humidité.
Ces coefficients sont valables pour des températures moyennes comprises entre 0 °C et 30 °C.
La présente Norme internationale fournit également les valeurs utiles tabulées nécessaires aux calculs des
transferts de chaleur et d'humidité des matériaux et produits thermiquement homogènes, couramment utilisés
dans la construction.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 7345, Isolation thermique — Grandeurs physiques et définitions
ISO 8990, Isolation thermique — Détermination des propriétés de transmission thermique en régime
stationnaire — Méthodes à la boîte chaude gardée et calibrée
ISO 12572, Performance hygrothermique des matériaux et produits pour le bâtiment — Détermination des
propriétés de transmission de la vapeur d'eau
3 Termes, définitions, symboles et unités
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 7345 ainsi que les
suivants s'appliquent.
3.1.1
valeur thermique déclarée
valeur escomptée d'une propriété thermique d'un matériau ou d'un produit du bâtiment, évaluée à partir de
valeurs mesurées dans des conditions de température et d'humidité de référence, donnée pour un fractile et
un niveau de confiance déterminés et correspondant à une durée d'utilisation escomptée raisonnable dans
des conditions normales
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3.1.2
valeur thermique utile
conductivité thermique utile ou résistance thermique utile
NOTE Un produit donné peut avoir plus d'une valeur utile, pour des applications ou des conditions
environnementales différentes.
3.1.3
conductivité thermique utile
valeur de conductivité thermique d'un matériau ou d'un produit du bâtiment dans des conditions externes et
internes spécifiques, qui peut être considérée comme caractéristique de la performance de ce matériau ou de
ce produit lorsqu'il est incorporé dans un élément de bâtiment
3.1.4
résistance thermique utile
valeur de résistance thermique d'un produit du bâtiment dans des conditions externes et internes spécifiques,
qui peut être considérée comme caractéristique de la performance de ce produit lorsqu'il est incorporé dans
un élément de bâtiment
3.1.5
matériau
élément d'un produit, indépendamment de son conditionnement, de sa forme et de ses dimensions, sans
parement ni revêtement
3.1.6
produit
forme finale d'un matériau prêt à l'emploi, de forme et de dimensions données, et pouvant comporter des
parements ou des revêtements
3.2 Symboles et unités
Symbole Grandeur Unité
c capacité thermique massique à pression constante J/(kg·K)
p
F facteur de conversion lié au vieillissement —
a
F facteur de conversion lié à la teneur en humidité —
m
F facteur de conversion lié à la température —
T
−1
f coefficient de conversion lié à la température K
T
a
f coefficient de conversion lié à la teneur en humidité massique kg/kg
u
a 3 3
f coefficient de conversion lié à la teneur en humidité volumique m /m
ψ
2
R résistance thermique m ·K/W
s épaisseur de la couche d'air équivalente pour la diffusion de la vapeur d'eau m
d
T température thermodynamique K
u teneur en humidité massique kg/kg
λ conductivité thermique W/(m·K)
µ facteur de résistance à la vapeur d'eau —
3
ρ masse volumique kg/m
3 3
ψ teneur en humidité volumique m /m
a
Pour la conversion des propriétés thermiques.
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4 Méthodes d'essai et conditions d'essai
4.1 Essais relatifs aux propriétés thermiques
4.1.1 Méthodes d'essai
Les valeurs mesurées de conductivité thermique ou de résistance thermique doivent être obtenues à partir
des méthodes suivantes:
⎯ méthode de la plaque chaude gardée, conformément à l'ISO 8302 ou à une méthode nationale
équivalente;
⎯ méthode fluxmétrique, conformément à l'ISO 8301 ou à une méthode nationale équivalente;
⎯ méthode de la boîte chaude gardée et calibrée, conformément à l'ISO 8990.
4.1.2 Conditions d'essai
Pour éviter d'avoir à procéder à des conversions, il est recommandé d'effectuer les mesurages dans des
conditions correspondant à l'un des ensembles de conditions sélectionné dans le Tableau 1.
Il convient que la température moyenne d'essai choisie soit telle que l'application des coefficients de
température n'introduise pas une variation de plus de 2 % par rapport à la valeur mesurée.
Les conditions d'essai suivantes sont nécessaires:
⎯ épaisseur et masse volumique mesurées pour l'identification;
⎯ température moyenne d'essai;
⎯ teneur en humidité de l'éprouvette pendant l'essai.
⎯ âge de l'éprouvette et procédures de conditionnement avant l'essai (pour les matériaux vieillis).
4.2 Essais relatifs aux propriétés liées à l'humidité
Les valeurs mesurées du facteur de résistance à la vapeur d'eau ou de l'épaisseur de la couche d'air
équivalente pour la diffusion de la vapeur d'eau doivent être obtenues conformément à l'ISO 12572.
5 Détermination des valeurs thermiques déclarées
La valeur thermique déclarée doit être donnée dans l'un des ensembles de conditions, a) ou b), du Tableau 1,
à une température de référence de 10 °C (I) ou de 23 °C (II).
Tableau 1 — Conditions des valeurs déclarées
Ensembles de conditions
Propriété
I (10 °C) II (23 °C)
a) b) a) b)
Température de référence 10 °C 10 °C 23 °C 23 °C
a b a b
Teneur en humidité u u u u
dry 23,50 dry 23,50
Vieillissement vieilli vieilli vieilli vieilli
a
correspond à une faible teneur en humidité obtenue par séchage, d'après les spécifications des normes sur le
matériau concerné.
b
correspond à la teneur en humidité lorsque l'équilibre avec l'air est atteint, à 23 °C et à 50 % d'humidité relative.
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La valeur déclarée doit être déterminée soit à une épaisseur suffisamment importante pour pouvoir négliger
l'effet de l'épaisseur, soit, pour les épaisseurs plus faibles, en se basant sur des mesures effectuées à ces
épaisseurs.
Les valeurs utilisées doivent être soit
⎯ des valeurs mesurées directement conformément aux méthodes d'essai indiquées dans l'Article 4, soit
⎯ des valeurs obtenues indirectement en utilisant une corrélation établie avec une propriété connexe,
comme la masse volumique.
Lorsque toutes les valeurs n'ont pas été mesurées dans les mêmes conditions, elles doivent tout d'abord être
ramenées à un seul ensemble de conditions (voir Article 7). Ensuite, il faut calculer une estimation statistique
d'une valeur unique. L'Annexe C fait référence aux Normes internationales sur les techniques statistiques qui
peuvent être utilisées.
Lors des calculs, aucune valeur ne doit être arrondie à moins de trois chiffres significatifs.
La valeur déclarée correspond à la valeur estimée de la valeur statistique unique, arrondie selon les règles
données en a) et/ou en b) ci-dessous:
a) pour la conductivité thermique, λ, exprimée en watts par mètre kelvin [W/(m·K)]:
λ u 0,08: arrondie à 0,001 W/(m·K) près, par excès
0,08 < λ u 0,20: arrondie à 0,005 W/(m·K) près, par excès
0,20 < λ u 2,00: arrondie à 0,01 W/(m·K) près, par excès
2,0 < λ : arrondie à 0,1 W/(m·K) près, par excès
2
b) pour la résistance thermique, R, exprimée en mètres carrés kelvin par watt (m ·K/W): valeur
immédiatement inférieure, arrondie à au plus deux chiffres après la virgule ou trois chiffres significatifs.
Les règles permettant de déterminer les valeurs déclarées de certains produits peuvent être spécifiées dans
les normes de produit correspondantes.
6 Détermination des valeurs thermiques utiles
6.1 Généralités
Les valeurs utiles peuvent être obtenues à partir de valeurs déclarées, de valeurs mesurées ou de valeurs
tabulées (voir Article 8).
Les valeurs mesurées doivent être soit
⎯ des valeurs mesurées directement conformément aux méthodes d'essai indiquées dans l'Article 4, soit
⎯ des valeurs obtenues indirectement en utilisant une corrélation établie avec une propriété connexe,
comme la masse volumique.
Si l'ensemble de conditions utilisé pour les valeurs déclarées, mesurées ou tabulées, peut être considéré
comme pertinent pour l'application considérée, ces valeurs peuvent être utilisées directement comme valeurs
utiles. Sinon, il faut procéder à la conversion des valeurs, conformément à la procédure décrite dans l'Article 7.
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6.2 Arrondissement des valeurs utiles
La valeur utile doit être arrondie conformément aux règles stipulées dans l'Article 5:
⎯ pour la conductivité thermique, valeur immédiatement supérieure, exprimée en watts par mètre kelvin
[W/(m·K)];
⎯ pour la résistance thermique, valeur immédiatement inférieure, exprimée en mètres carrés kelvin par watt
2
(m ·K/W).
6.3 Valeurs utiles obtenues à partir de valeurs déclarées
Lorsque la valeur utile est calculée à partir de la valeur déclarée et qu'elle est basée sur la même évaluation
statistique, la valeur déclarée doit être convertie aux conditions utiles.
L'Annexe C fournit des informations sur la procédure à appliquer pour obtenir des valeurs utiles basées sur
une évaluation statistique autre que celle applicable à la valeur déclarée.
6.4 Valeurs utiles obtenues à partir de valeurs mesurées
Si nécessaire, toutes les valeurs doivent d'abord être converties aux conditions utiles. Ensuite, une estimation
statistique d'une valeur unique doit être calculée. L'Annexe C fait référence à des Normes internationales
relatives aux techniques statistiques pouvant être utilisées.
7 Conversion des valeurs thermiques
7.1 Généralités
La conversion de valeurs thermiques d'un ensemble de conditions (λ , R ) à un autre ensemble de conditions
1 1
(λ , R ) s'effectue conformément aux équations suivantes:
2 2
λλ= F FF (1)
21mT a
R
1
R = (2)
2
F FF
T ma
Les coefficients de conversion peuvent provenir des tableaux correspondants de la présente Norme
internationale. Ils peuvent également être obtenus à partir des valeurs mesurées conformément aux
méthodes d'essai mentionnées en 4.1, à condition que la procédure de détermination des coefficients de
conversion autres que ceux du Tableau 4 soit validée par des organismes d'essai indépendants.
7.2 Conversion liée à la température
Le facteur de conversion lié à la température, F , est déterminé par
T
fT()−T
T 21
F = e (3)
T
où
f est le coefficient de conversion lié à la température;
T
T est la température du premier ensemble de conditions;
1
T est la température du second ensemble de conditions.
2
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Les valeurs du coefficient de conversion lié à la température pour les matériaux isolants et les matériaux de
maçonnerie sont indiquées en Annexe A.
NOTE L'effet de la température sur les propriétés thermiques des autres matériaux n'est généralement pas important
pour les calculs de transfert de chaleur et peut généralement être négligé.
Il convient d'obtenir les valeurs thermiques utiles pour la température moyenne escomptée du matériau
installé dans l'élément, dans les conditions climatiques correspondantes.
7.3 Conversion liée à l'humidité
Le facteur de conversion lié à la teneur en humidité, F , est déterminé de la manière suivante.
m
a) Conversion liée à la teneur en humidité massique:
fu()−u
u 21
F = e (4)
m
où
f est le coefficient de conversion relatif à la teneur en humidité massique;
u
u est la teneur en humidité massique du premier ensemble de conditions;
1
u est la teneur en humidité massique du second ensemble de conditions.
2
b) Conversion liée à la teneur en humidité volumique:
f()ψ −ψ
ψ 21
F = e (5)
m
où
f est le coefficient de conversion relatif à la teneur en humidité volumique;
ψ
ψ est la teneur en humidité volumique du premier ensemble de conditions;
1
ψ est la teneur en humidité volumique du second ensemble de conditions.
2
Les valeurs du coefficient de conversion lié à l'humidité pour les matériaux isolants et les matériaux de
maçonnerie sont indiquées dans le Tableau 4.
7.4 Conversion liée au vieillissement
Le vieillissement est fonction du type de matériau, de la présence ou non de parements, de la structure, du
gaz d'expansion utilisé, ainsi que de la température et de l'épaisseur du matériau. Pour un matériau donné,
l'effet du vieillissement peut être obtenu à partir de modèles théoriques validés par l'expérience. Il n'y a pas de
règle simple qui permette d'établir une corrélation entre le vieillissement et le temps pour un matériau donné.
Si la valeur thermique déclarée tient déjà compte des effets du vieillissement, aucune autre conversion liée au
vieillissement ne doit être appliquée aux valeurs thermiques utiles.
Si l'on utilise un facteur de conversion lié au vieillissement, F , celui-ci doit permettre de calculer la valeur du
a
vieillissement de la propriété thermique correspondant à une durée égale à au moins la moitié de la durée de
vie utile du produit dans l'application considérée.
NOTE 1 La durée de vie utile d'un produit est souvent estimée à 50 ans.
NOTE 2 Aucun coefficient de conversion n'est donné dans la présente Norme internationale pour apprécier le facteur
de conversion lié au vieillissement, F . Les méthodes permettant d'établir les valeurs ou les facteurs de vieillissement sont
a
données dans certaines normes de produit.
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7.5 Convection naturelle
Le phénomène de convection naturelle dans un matériau isolant à structure ouverte dépend de sa
perméabilité, de son épaisseur et des différences de température. La force motrice de la convection naturelle
s'exprime par le nombre de Rayleigh modifié, Ra , qui est un nombre sans dimension, défini pour les
m
besoins de la présente Norme internationale par
dk ∆T
6
Ra =×310 (6)
m
λ
où
∆T est la différence de température à travers l'isolant, en K;
d est l'épaisseur de l'isolant, en m;
2
k est la perméabilité de l'isolant, en m ;
λ est la conductivité thermique de l'isolant, sans convection, en W/(m·K).
Si Ra ne dépasse pas la valeur critique du Tableau 2, aucune correction liée à la convection naturelle ne
m
doit être effectuée.
NOTE 1 La définition formelle de Ra est
m
gcβρ
dk ∆T
p
Ra=× (7)
m
ν λ
où
2
g est l'accélération due à la pesanteur (9,81 m/s );
β est le coefficient de dilatation thermique de l'air;
ρ est la masse volumique de l'air;
c est la capacité thermique spécifique de l'air à pression constante;
p
ν est la viscosité cinématique de l'air (quotient du coefficient de viscosité dynamique par la masse volumique).
[5]
L'Équation (6) est obtenue en utilisant les propriétés de l'air à 10 °C, indiquées dans l'ISO 10292 .
NOTE 2 La perméabilité est définie, pour des conditions de régime stationnaire monodimensionnel, par l'équation:
∆P η V
=⋅ (8)
dkA
où
∆P est la différence de pression;
η est la viscosité dynamique de l'air;
V est le débit volumique d'air;
A est la surface.
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ISO 10456:2007(F)
Elle peut être obtenue à partir de mesurages de la résistance à l'écoulement de l'air du produit, r, conformément à
[3]
l'ISO 9053 , à partir de
η
k = (9)
r
NOTE 3 Pour les climats froids, le risque de convection est plus élevé pour un matériau donné, car la valeur de ∆T de
l'Équation (6) est supérieure.
Tableau 2 — Nombre de Rayleigh modifié critique
a
Direction du flux de chaleur Ra
m
Horizontal 2,5
Vers le haut, surface supérieure ouverte 15
Vers le haut, surface supérieure protégée du vent (imperméable à l'air) 30
a
Effectuer une interpolation linéaire du nombre de Raleigh modifié pour les angles intermédiaires basés sur
le cos θ, où l'horizontale est θ = 0.
Pour le moment, il n'existe aucune procédure consensuelle permettant de prendre en compte la convection
dans les matériaux isolants. Si Ra dépasse la valeur critique du Tableau 2, des analyses ou des mesurages
m
détaillés sont nécessaires pour quantifier l'effet de la convection.
8 Valeurs hygrothermiques utiles tabulées
8.1 Généralités
Les Tableaux 3, 4 et 5 donnent les valeurs utiles courantes appropriées pour les calculs de transfert de
chaleur et d'humidité, en l'absence d'informations spécifiques sur le(s) produit(s) concerné(s). Il convient,
lorsqu'elles sont disponibles, d'utiliser les valeurs certifiées par le fabricant plutôt que celles des tableaux.
Le Tableau 3 donne les valeurs utiles de conductivité thermique, la capacité thermique massique et le facteur
de résistance à la vapeur d'eau des matériaux couramment utilisés dans les applications du bâtiment. Si
plusieurs valeurs sont indiquées pour un matériau, en fonction de sa densité, il est possible d'effectuer une
interpolation linéaire.
Le Tableau 4 donne les valeurs utiles de capacité thermique massique et certaines informations sur la teneur
en humidité, les coefficients de conversion liés à l'humidité et les facteurs de résistance à la vapeur d'eau des
matériaux isolants et des matériaux de maçonnerie. La teneur en humidité des matériaux et des produits est
indiquée lorsque l'équilibre avec l'air est atteint, à 23 °C et à une humidité relative de 50 % et de 80 %. Les
intervalles de validité de masse volumique et de teneur en humidité figurant dans le Tableau 4 indiquent
l'intervalle de validité des données.
Le Tableau 5 donne l'épaisseur de la couche d'air équivalente pour l
...
Questions, Comments and Discussion
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