ISO 10077-1:2006
(Main)Thermal performance of windows, doors and shutters — Calculation of thermal transmittance — Part 1: General
Thermal performance of windows, doors and shutters — Calculation of thermal transmittance — Part 1: General
ISO 10077-1:2006 specifies methods for the calculation of the thermal transmittance of windows and pedestrian doors consisting of glazed and/or or opaque panels fitted in a frame, with and without shutters. ISO 10077-1:2006 allows for the following: different types of glazing (glass or plastic; single or multiple glazing; with or without low emissivity coatings, and with spaces filled with air or other gases); opaque panels within the window or door; various types of frames (wood, plastic, metallic with and without thermal barrier, metallic with pinpoint metallic connections or any combination of materials); where appropriate, the additional thermal resistance introduced by different types of closed shutter, depending on their air permeability. The thermal transmittance of roof windows and other projecting windows can be calculated using ISO 10077-1:2006, provided that the thermal transmittance of their frame sections is determined by measurement or by numerical calculation. Default values for glazing, frames and shutters are given in ISO 10077-1:2006. Thermal bridge effects at the rebate or joint between the window or door frame and the rest of the building envelope are excluded from the calculation. The calculation also does not include effects of solar radiation, heat transfer caused by air leakage, calculation of condensation, ventilation of air spaces in double and coupled windows and surrounding parts of an oriel window. ISO 10077-1:2006 does not apply to curtain walls and other structural glazing and industrial, commercial and garage doors.
Performance thermique des fenêtres, portes et fermetures — Calcul du coefficient de transmission thermique — Partie 1: Généralités
L'ISO 10077-1:2006 spécifie des méthodes de calcul du coefficient de transmission thermique des fenêtres et des portes pour piétons constituées de panneaux vitrés et/ou opaques montés dans un cadre, avec ou sans fermetures. L'ISO 10077-1:2006 prend en compte: les différents types de vitrage (en verre ou en plastique; simples ou multiples; avec ou sans revêtements peu émissifs; avec espaces intercalaires remplis d'air ou d'autres gaz); les panneaux opaques à l'intérieur de la fenêtre ou de la porte; les différents types d'encadrements (en bois; en plastique; en métal avec ou sans coupure thermique; en métal avec jonctions métalliques ponctuelles ou toute combinaison de matériaux); le cas échéant, la résistance thermique supplémentaire introduite par différents types de fermetures extérieures, en fonction de leur perméabilité à l'air. Le coefficient de transmission thermique des fenêtres de toit et des autres fenêtres à projection peut être calculé selon l'ISO 10077-1:2006, à condition que le coefficient de transmission thermique de leurs encadrements soit déterminé par mesure ou par calcul numérique. Des valeurs par défaut pour les vitrages, encadrements et fermetures sont données dans les annexes informatives. Les effets de pont thermique à la contrefeuillure ou au joint entre l'encadrement de fenêtre ou de porte et le reste de l'enveloppe du bâtiment sont exclus du calcul. Le calcul n'inclut pas: les effets du rayonnement solaire; les transferts de chaleur dus aux infiltrations d'air; le calcul des condensations; la ventilation des lames d'air dans les fenêtres doubles et à vantaux dédoublés; les parties environnantes d'un oriel. L'ISO 10077-1:2006 ne s'applique pas aux: façades légères et aux autres vitrages structurels; portes industrielles, commerciales et portes de garage.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10077-1
Second edition
2006-09-15
Thermal performance of windows, doors
and shutters — Calculation of thermal
transmittance —
Part 1:
General
Performance thermique des fenêtres, portes et fermetures — Calcul du
coefficient de transmission thermique —
Partie 1: Généralités
Reference number
ISO 10077-1:2006(E)
©
ISO 2006
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ISO 10077-1:2006(E)
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ISO 10077-1:2006(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms, definitions, symbols and units . 2
3.1 Terms and definitions. 2
3.2 Symbols and units. 3
3.3 Subscripts . 3
4 Geometrical characteristics. 3
4.1 Glazed area, opaque panel area . 3
4.2 Total visible perimeter of the glazing . 3
4.3 Frame areas. 4
4.4 Window area. 4
5 Calculation of thermal transmittance . 6
5.1 Windows . 6
5.2 Glazing . 9
5.3 Windows with closed shutters . 10
5.4 Doors. 11
6 Input data. 13
7 Report . 13
7.1 Contents of report. 13
7.2 Drawing of sections. 13
7.3 Drawing of the whole window or door. 14
7.4 Values used in the calculation . 14
7.5 Presentation of results. 14
Annex A (normative) Internal and external surface thermal resistances. 15
Annex B (normative) Thermal conductivity of glass . 16
Annex C (informative) Thermal resistance of air spaces between glazing and thermal
transmittance of coupled, double or triple glazing . 17
Annex D (informative) Thermal transmittance of frames . 19
Annex E (normative) Linear thermal transmittance of frame/glazing junction. 25
Annex F (informative) Thermal transmittance of windows . 27
Annex G (informative) Additional thermal resistance for windows with closed shutters . 32
Annex H (informative) Permeability of shutters . 33
Bibliography . 35
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ISO 10077-1:2006(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 10077-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 163, Thermal performance and energy use in the
built environment, Subcommittee SC 2, Calculation methods.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 10077-1:2000), the following clauses and
subclauses of which have been technically revised.
Clause Changes
Introduction Added new paragraph explaining the various parts of the overall thermal transmittance
1 Amended 4th paragraph to permit calculation of U-value of roof windows
2 References to ISO rather than EN ISO where applicable
4.3 Added “including sashes if present” to the definition of areas
4.4 Clarification that sealing gaskets are ignored in the determination of areas. Dimensions
to be measured to nearest mm.
5.1.1 Third from last paragraph inserted concerning roof windows
5.3 Data on shutters moved to Annex G
6 Added paragraph to say that declared values are to be obtained for horizontal heat flow
(as in ISO 10292 and EN 673)
7.1 Second dash, drawing to give details also for metal frames
Table A.1 Added surface resistance values for horizontal or inclined window
Annex E Complete revision of Annex E. It has been changed to normative, because it provides
default values that are to be used in the absence of detailed values.
Annex F Complete revision of Annex F, using the new values in Annex E
ISO 10077 consists of the following parts, under the general title Thermal performance of windows, doors and
shutters — Calculation of thermal transmittance:
⎯ Part 1: General
⎯ Part 2: Numerical method for frames
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ISO 10077-1:2006(E)
Introduction
The calculation method described in this part of ISO 10077 is used to evaluate the thermal transmittance of
windows and doors, or as part of the determination of the energy use of a building.
An alternative to calculation is testing of the complete window or door according to ISO 12567-1 or, for roof
windows, according to ISO 12567-2.
The calculation is based on four component parts of the overall thermal transmittance:
⎯ for elements containing glazing, the thermal transmittance of the glazing, calculated using EN 673 or
measured according to EN 674 or EN 675;
⎯ for elements containing opaque panels, the thermal transmittance of the opaque panels, calculated
according to ISO 6946 and/or ISO 10211 (all parts) or measured according to ISO 8301 or ISO 8202;
⎯ thermal transmittance of the frame, calculated using ISO 10077-2, measured according to EN 12412-2, or
taken from Annex D of this part of ISO 10077;
⎯ linear thermal transmittance of the frame/glazing junction, calculated according to ISO 10077-2 or taken
from Annex E of this part of ISO 10077.
More detailed equations for calculation of heat flow through windows can be found in ISO 15099.
The thermal transmittance of curtain walling can be calculated using prEN 13947.
EN 13241-1 gives procedures applicable to doors intended to provide access for goods and vehicles.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10077-1:2006(E)
Thermal performance of windows, doors and shutters —
Calculation of thermal transmittance —
Part 1:
General
1 Scope
This part of ISO 10077 specifies methods for the calculation of the thermal transmittance of windows and
pedestrian doors consisting of glazed and/or or opaque panels fitted in a frame, with and without shutters.
This part of ISO 10077 allows for
⎯ different types of glazing (glass or plastic; single or multiple glazing; with or without low emissivity
coatings, and with spaces filled with air or other gases);
⎯ opaque panels within the window or door;
⎯ various types of frames (wood, plastic, metallic with and without thermal barrier, metallic with pinpoint
metallic connections or any combination of materials);
⎯ where appropriate, the additional thermal resistance introduced by different types of closed shutter,
depending on their air permeability.
The thermal transmittance of roof windows and other projecting windows can be calculated according to this
part of ISO 10077, provided that the thermal transmittance of their frame sections is determined by
measurement or by numerical calculation.
Default values for glazing, frames and shutters are given in the informative annexes. Thermal bridge effects at
the rebate or joint between the window or door frame and the rest of the building envelope are excluded from
the calculation.
The calculation does not include
⎯ effects of solar radiation,
⎯ heat transfer caused by air leakage,
⎯ calculation of condensation,
⎯ ventilation of air spaces in double and coupled windows,
⎯ surrounding parts of an oriel window.
The part of ISO 10077 does not apply to
⎯ curtain walls and other structural glazing,
⎯ industrial, commercial and garage doors.
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ISO 10077-1:2006(E)
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 6946, Building components and building elements — Thermal resistance and thermal transmittance —
Calculation method
ISO 7345, Thermal insulation — Physical quantities and definitions
ISO 8301, Thermal insulation — Determination of steady-state thermal resistance and related properties —
Heat flow meter apparatus
ISO 8302, Thermal insulation — Determination of steady-state thermal resistance and related properties —
Guarded hot plate apparatus
ISO 10077-2, Thermal performance of windows, doors and shutters — Calculation of thermal transmittance —
Part 2: Numerical method for frames
ISO 10211 (all parts), Thermal bridges in building construction — Heat flows and surface temperatures —
Detailed calculations
ISO 12567-2, Thermal performance of windows and doors — Determination of thermal transmittance by hot
box method — Part 2: Roof windows and other projecting windows
EN 673, Glass in building — Determination of thermal transmittance (U value) — Calculation method
EN 674, Glass in building — Determination of thermal transmittance (U value) — Guarded hot plate method
EN 675, Glass in building — Determination of thermal transmittance (U value) — Heat flow meter method
EN 12412-2, Thermal performance of windows, doors and shutters — Determination of thermal transmittance
by hot box method — Part 2: Frames
3 Terms, definitions, symbols and units
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in EN 673 and ISO 7345 apply.
In Clause 4 of this part of ISO 10077, descriptions are given of a number of geometrical characteristics of
glazing and frame.
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ISO 10077-1:2006(E)
3.2 Symbols and units
Symbol Quantity Unit
2
A area m
2
R thermal resistance m⋅K/W
2
U thermal transmittance W/(m⋅K)
b width m
d distance, thickness m
l length m
2
q density of heat flow rate W/m
Ψ linear thermal transmittance W/(m⋅K)
λ thermal conductivity W/(m⋅K)
3.3 Subscripts
D door i internal
W window j summation index
WS window with closed shutter p panel (opaque)
d developed s space (air or gas space)
e external se external surface
f frame sh shutter
g glazing si internal surface
4 Geometrical characteristics
4.1 Glazed area, opaque panel area
The glazed area, A , or the opaque panel area, A , of a window or door is the smaller of the visible areas seen
g p
from both sides; see Figure 1. Any overlapping of gaskets is ignored.
4.2 Total visible perimeter of the glazing
The total perimeter of the glazing, l , (or the opaque panel, l ) is the sum of the visible perimeter of the glass
g p
panes (or opaque panels) in the window or door. If the perimeters are different on either side of the pane or
panel, then the larger of the two shall be used; see Figure 1.
Key
1 glass
Figure 1 — Illustration of glazed area and perimeter
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ISO 10077-1:2006(E)
4.3 Frame areas
For the definition of the areas, see also Figure 3.
A Internal projected frame area:
f,i
The internal projected frame area is the area of the projection of the internal frame, including sashes if
present, on a plane parallel to the glazing panel.
A External projected frame area:
f,e
The external projected frame area is the area of the projection of the external frame, including sashes if
present, on a plane parallel to the glazing panel.
A Frame area:
f
The frame area is the larger of the two projected areas seen from both sides.
A Internal developed frame area:
f,di
The internal developed frame area is the area of the frame, including sashes if present, in contact with
the internal air (see Figure 2).
A External developed frame area:
f,de
The external developed frame area is the area of the frame, including sashes if present, in contact with
the external air (see Figure 2).
Key
1 frame
2 glazing
a
Internal.
b
External.
Figure 2 — Internal and external developed area
4.4 Window area
The window area, A , is the sum of the frame area, A , and the glazing area, A , (or the panel area, A ).
w f g p
The frame area and the glazed area are defined by the edge of the frame, i.e. sealing gaskets are ignored for
the purposes of determination of the areas.
Window dimensions (height, width, frame width and frame thickness) shall be determined to the nearest
millimetre.
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ISO 10077-1:2006(E)
Key
1 sash (moveable)
2 frame (fixed)
a
Internal.
b
External.
A = max (A ; A )
f f,i f,e
A = A + A
w f
g
A = A + A + A + A
f,di 1 2 3 4
A = A + A + A + A
f,de 5 6 7 8
NOTE 1 The frame area, A , includes the area of the fixed frame together with that of any moveable sash or casement.
f
NOTE 2 Drip trays and similar protuberances are not considered as parts of the developed area.
Figure 3 — Illustration of the various areas
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ISO 10077-1:2006(E)
5 Calculation of thermal transmittance
5.1 Windows
5.1.1 Single windows
Key
1 frame (fixed)
2 sash (moveable)
3 glazing (single or multiple)
Figure 4 — Illustration of single window
The thermal transmittance of a single window, U , shall be calculated using Equation (1):
W
AU++A U l Ψ
∑∑gg f f∑ g g
U = (1)
W
AA+
∑∑gf
where
U is the thermal transmittance of the glazing;
g
U is the thermal transmittance of the frame;
f
Ψ is the linear thermal transmittance due to the combined thermal effects of glazing, spacer and frame;
g
and the other symbols are defined in Clause 4. The summations included in Equation (1) are used to allow for
different parts of the glazing or frame, e.g. several values of A are needed when different values of U apply to
f f
the sill, head, jambs and dividers.
In the case of single glazing the last term of the numerator in Equation (1) shall be taken as zero (no spacer
effect) because any correction is negligible.
When there are both opaque panels and glazed panes, U , is calculated using Equation (2):
W
AU++AU A U+ l Ψ+ l Ψ
∑∑gg pp∑ f f∑ g g∑ p p
U = (2)
W
AA++A
∑∑gp∑f
where
U is the thermal transmittance of the opaque panel(s);
p
Ψ is the linear thermal transmittance for the opaque panel(s).
p
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ISO 10077-1:2006(E)
Ψ may be taken as zero if
p
⎯ the internal and external facings of the panel are of material with thermal conductivity less than
0,5 W/(m⋅K), and
⎯ the thermal conductivity of any bridging material at the edges of the panel is less than 0,5 W/(m⋅K).
In other cases, Ψ shall be calculated in accordance with ISO 10077-2.
p
U shall be obtained in accordance with 5.2.
g
U for roof windows shall be either
f
⎯ calculated in accordance with ISO 10077-2, or
⎯ measured in accordance with EN 12412-2 with specimens mounted within the aperture in the surround
panel flush with the cold side, in accordance with in ISO 12567-2.
For other windows, U shall be
f
⎯ calculated in accordance with ISO 10077-2, or
⎯ measured in accordance with EN 12412-2, or
⎯ obtained from Annex D.
Linear thermal transmittance may be calculated in accordance with ISO 10077-2 or taken from Annex E.
5.1.2 Double windows
Dimensions in millimetres
Key
1 frame (fixed)
2 sash (moveable)
3 glazing (single or multiple)
a
Internal.
b
External.
Figure 5 — Illustration of double window
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ISO 10077-1:2006(E)
The thermal transmittance, U , of a system consisting of two separate windows shall be calculated using
W
Equation (3).
1
U = (3)
W
1/UR−+R−R+ 1/U
WW1si s se 2
where
U , U are the thermal transmittances of the external and internal window, respectively, calculated
W1 W2
according to Equation (1);
R is the internal surface resistance of the external window when used alone;
si
R is the external surface resistance of the internal window when used alone;
se
R is the thermal resistance of the space between the glazing in the two windows.
s
NOTE Typical values of R and R are given in Annex A and of R , in Annex C.
si se s
If either of the gaps shown in Figure 5 exceeds 3 mm and measures have not been taken to prevent
excessive air exchange with external air, the method does not apply.
5.1.3 Coupled windows
Dimensions in millimetres
Key
1 glazing (single or multiple)
a
Internal.
b
External.
Figure 6 — Illustration of coupled windows
The thermal transmittance, U , of a system consisting of one frame and two separate sashes or casements
W
shall be calculated using Equation (1). To determine the thermal transmittance, U , of the combined glazing
g
Equation (4) shall be used:
1
U = (4)
g
11//UR−+R−R+U
g1 si s se g2
where
U , U are the thermal transmittances of the external and internal glazing; respectively, calculated in
g1 g2
accordance with Equations (5) and (6);
8 © ISO 2006 – All rights reserved
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ISO 10077-1:2006(E)
R is the internal surface resistance of the external glazing when used alone;
si
R is the external surface resistance of the internal glazing when used alone;
se
R is the thermal resistance of the space between the internal and external glazing.
s
NOTE Typical values of R and R are given in Annex A and of R , in Annex C.
si se s
If the gap exceeds 3 mm and measures have not been taken to prevent excessive air exchange with external
air, the method does not apply.
5.2 Glazing
5.2.1 Single glazing
The thermal transmittance of the single and laminated glazing, U , shall be calculated using Equation (5).
g
1
U = (5)
g
d
j
R++ R
se ∑ si
λ
j
j
where
R is the external surface resistance;
se
λ is the thermal conductivity of glass or material layer j;
j
d is the thickness of the glass pane or material layer j;
j
R is the internal surface resistance.
si
NOTE Typical values of R and R are given in Annex A.
se si
5.2.2 Multiple glazing
The thermal transmittance of multiple glazing, U , can be calculated in accordance with EN 673 or by means
g
of Equation (6):
1
U = (6)
g
d
j
R++ R R+
se∑∑ s,j si
λ
j
jj
where
R is the external surface resistance;
se
λ is the thermal conductivity of glass or material layer j;
j
d is the thickness of the glass pane or material layers j;
j
R is the internal surface resistance;
si
R is the thermal resistance of air space j.
j
s,
NOTE Typical values of R are given in Annex C.
s
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ISO 10077-1:2006(E)
5.3 Windows with closed shutters
A shutter on the outside of a window introduces an additional thermal resistance, resulting from both the air
layer enclosed between the shutter and the window, and the shutter itself (see Figure 7). The thermal
transmittance of a window with closed shutters, U , is given by Equation (7):
WS
1
U = (7)
WS
1/UR+∆
W
where
U is the thermal transmittance of the window;
W
∆R is the additional thermal resistance due to the air layer enclosed between the shutter and the
window and the closed shutter itself (see Figure 7).
Key
1 shutter
a
Internal.
b
External.
Figure 7 — Window with external shutter
∆R depends on the thermal transmission properties of the shutter and on its air permeability. Further
information is given in Annex G.
10 © ISO 2006 – All rights reserved
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ISO 10077-1:2006(E)
5.4 Doors
5.4.1 Fully glazed doors
Key
1 frame (fixed)
2 sash (moveable)
3 glazing (single or multiple)
Figure 8 — Illustration of door with glazing
The thermal transmittance, U , of a door set of which the door leaf is fully glazed is obtained using
D
Equation (8).
AU++A U l Ψ
∑∑gg f f∑ g g
U = (8)
D
AA+
∑∑gf
where
A , A and l are defined in Clause 4;
f g g
U is the thermal transmittance of the glazing;
g
U is the thermal transmittance of the frame;
f
Ψ is the linear thermal transmittance due to the combined thermal effects of glazing spacer
g
and frame.
In the case of single glazing, the last term of the numerator in Equation (8) shall be taken as zero (no spacer
effect) because any correction is negligible.
© ISO 2006 – All rights reserved 11
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ISO 10077-1:2006(E)
5.4.2 Doors containing glazing and opaque panels
Key
1 frame (fixed)
2 sash (moveable)
3 opaque panel
Figure 9 — Schematic illustration of door with opaque panel
If the door consists of frame, glazing and opaque panels, then Equation (9) shall be used:
AU++AU A U+ l Ψ+ l Ψ
∑∑gg pp∑ f f∑ g g∑p p
U = (9)
D
AA++A
∑∑gp∑f
where
A and l are defined in Clause 4;
p p
U is the thermal transmittance of the opaque panel(s);
p
Ψ is the linear thermal transmittance for opaque panels.
p
If the door has no glazing, Equation (9) applies with A = 0 and l = 0.
g g
Ψ may be taken as zero if
p
⎯ the internal and external facings of the panel are of material with thermal conductivity less than
0,5 W/(m⋅K), and
⎯ the thermal conductivity of any bridging material at the edges of the panel is less than 0,5 W/(m⋅K).
In other cases, Ψ shall be calculated in accordance with ISO 10077-2.
p
NOTE 1 Annex D gives typical values of U for different types of frame.
f
NOTE 2 Typical values of Ψ for glazing are given in Annex E.
5.4.3 Door leaves without glazing
The thermal transmittance of opaque door leaves excluding the frame and without inhomogeneities (having
different layers only perpendicular to the heat flow direction) can be measured in the heat-flow meter
apparatus in accordance with ISO 8301 or in the guarded hot-plate apparatus, in accordance with ISO 8302.
[1] [2]
Alternatively, EN 12664 or EN 12667 may be used. Equation (9) is used to calculate the thermal
transmittance of the door set, with A = 0.
g
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ISO 10077-1:2006(E)
Alternatively, the thermal transmittance of door leaves can be calculated in accordance with ISO 6946
provided that the ratio of the thermal conductivities of any two different materials in the door does not
exceed 1:5 (screws, nails, and so on are excluded); this method includes the calculation of the maximum
relative error which should be less than 10 %.
If the maximum relative error is higher than 10 % or the ratio of the thermal conductivities of the different
materials is greater than 1:5, a numerical calculation in accordance with ISO 10077-2 and/or ISO 10211-2
should be carried out.
6 Input data
The thermal transmittance of the frame, U , shall be determined with the glazing replaced with a material of
f
thermal conductivity not exceeding 0,04 W/(m⋅K), by hot box measurement or numerical calculation in
accordance with ISO 10077-2. The thermal transmittance of the glazing, U , shall be determined in
g
accordance with EN 673, EN 674 or EN 675. Both U and U thus exclude the thermal interaction between the
f g
frame and the glazing (or opaque panel), which is taken into account by the linear thermal transmittance, Ψ
g
and/or Ψ , either tabulated in this part of ISO 10077 or obtained by numerical calculations in accordance with
p
ISO 10077-2 or by measurement in accordance with EN 12412-2.
Other values used in the basic equations can be obtained from Annex A and ISO 10456, calculated by means
[1]
of ISO 6946, measured as given in ISO 8301 or ISO 8302, or measured as given in EN 12664 or
[2]
EN 12667 .
Results obtained for the purposes of comparison of products (declared values) shall be calculated or
measured for horizontal heat flow.
Design values should be determined for the actual position and boundary conditions, by including the effect of
the inclination of the window in the determination of U . However, the U and Ψ and/or Ψ as determined for
g f g p
the window in the ver
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10077-1
Deuxième édition
2006-09-15
Performance thermique des fenêtres,
portes et fermetures — Calcul du
coefficient de transmission thermique —
Partie 1:
Généralités
Thermal performance of windows, doors and shutters — Calculation of
thermal transmittance —
Part 1: General
Numéro de référence
ISO 10077-1:2006(F)
©
ISO 2006
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ISO 10077-1:2006(F)
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Version française parue en 2009
Publié en Suisse
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ISO 10077-1:2006(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.2
3 Termes, définitions, symboles et unités.2
3.1 Termes et définitions .2
3.2 Symboles et unités.3
3.3 Indices .3
4 Caractéristiques géométriques.3
4.1 Aire de vitrage, aire de panneau opaque .3
4.2 Périmètre total visible du vitrage.3
4.3 Aires de l'encadrement .4
4.4 Aire d'une fenêtre .5
5 Calcul du coefficient de transmission thermique .7
5.1 Fenêtres.7
5.2 Vitrages .10
5.3 Fenêtres avec fermetures extérieures.11
5.4 Portes.12
6 Données d'entrée.14
7 Rapport.15
7.1 Teneur du rapport.15
7.2 Dessins des coupes.15
7.3 Dessin d'ensemble de la fenêtre ou de la porte.16
7.4 Valeurs utilisées dans les calculs .16
7.5 Présentation des résultats .16
Annexe A (normative) Résistances thermiques superficielles intérieure et extérieure.17
Annexe B (normative) Conductivité thermique du verre .18
Annexe C (informative) Résistance thermique des lames d'air entre vitrages et coefficient de
transmission thermique des vitrages couplés ou doubles .19
Annexe D (informative) Coefficient de transmission thermique des encadrements .21
Annexe E (normative) Coefficient de transmission thermique linéique de la liaison
vitrage/encadrement .27
Annexe F (informative) Coefficient de transmission thermique des fenêtres.30
Annexe G (informative) Résistance thermique supplémentaire pour les fenêtres avec fermetures
extérieures .35
Annexe H (informative) Perméabilité des fermetures .36
Bibliographie.38
© ISO 2006 – Tous droits réservés iii
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ISO 10077-1:2006(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 10077-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 163, Performance thermique et utilisation de
l'énergie en environnement bâti, sous-comité SC 2, Méthodes de calcul.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 10077-1:2000), dont les articles et les
paragraphes suivants ont fait l'objet d'une révision technique.
Article
Modifications
(ISO 10077-1:2000)
Ajout d'un nouvel alinéa expliquant les différentes composantes du coefficient de
Introduction
transmission thermique global
Modification de l'alinéa 4 permettant le calcul du coefficient U des fenêtres de toit
1
2 Référence, lorsqu'il y a lieu, à l'ISO plutôt qu'à l'EN ISO
4.3 Ajout de «y compris les vantaux s'il y en a» à la définition des aires
Une explication indiquant que les joints d'étanchéité ne sont pas pris en compte dans la
4.4
détermination des aires. Les dimensions sont mesurées au millimètre près.
5.1.1 Un antépénultième alinéa a été inséré concernant les fenêtres de toit
5.3 Les données relatives aux fermetures sont transférées en Annexe G
Ajout d'un alinéa précisant que les valeurs déclarées doivent être obtenues pour un flux
6
de chaleur horizontal (comme dans l'ISO 10292 et l'EN 673)
e
7.1 2 tiret, dessin détaillant également les encadrements métalliques
Ajout des valeurs de résistance thermique superficielle dans le cas d'une fenêtre
Tableau A.1
horizontale ou inclinée
Révision complète de l'Annexe E. Celle-ci est maintenant normative, car elle indique
Annexe E
des valeurs par défaut à utiliser en l'absence de valeurs détaillées.
Annexe F Révision complète de l'Annexe F, utilisant les nouvelles valeurs de l'Annexe E
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ISO 10077-1:2006(F)
L'ISO 10077 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Performance thermique des
fenêtres, portes et fermetures — Calcul du coefficient de transmission thermique:
⎯ Partie 1: Généralités
⎯ Partie 2: Méthode numérique pour les encadrements
La présente version française de l’ISO 10077-1:2006 inclut le Rectificatif technique de la version anglaise
publié le 2009-11-01.
© ISO 2006 – Tous droits réservés v
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ISO 10077-1:2006(F)
Introduction
La méthode de calcul décrite dans la présente partie de l'ISO 10077 est utilisée pour évaluer le coefficient de
transmission thermique des fenêtres et des portes, ou pour contribuer à la détermination des besoins
d'énergie d'un bâtiment.
Une alternative au calcul est l'essai de la fenêtre ou de la porte complète selon l'ISO 12567-1 ou, pour les
fenêtres de toit, selon l'ISO 12567-2.
Le calcul se fonde sur les quatre composantes du coefficient de transmission thermique global:
⎯ pour les éléments comportant un vitrage, le coefficient de transmission thermique du vitrage, calculé
selon l'EN 673 ou mesuré selon l'EN 674 ou l'EN 675;
⎯ pour les éléments comportant des panneaux opaques, le coefficient de transmission thermique des
panneaux opaques, calculé selon l'ISO 6946 et/ou l'ISO 10211 (toutes les parties) ou mesuré selon
l'ISO 8301 ou l'ISO 8302;
⎯ le coefficient de transmission thermique de l'encadrement, calculé selon l'ISO 10077-2, mesuré selon
l'EN 12412-2, ou tiré de l'Annexe D de la présente partie de l'ISO 10077;
⎯ le coefficient de transmission thermique linéique de la jonction encadrement/vitrage, calculé selon
l'ISO 10077-2, ou tiré de l'Annexe E de la présente partie de l'ISO 10077.
Des équations plus détaillées pour le calcul du flux thermique à travers les fenêtres figurent dans l'ISO 15099.
Le coefficient de transmission thermique des façades légères se calcule selon le prEN 13947.
L'EN 13241-1 indique des procédures s'appliquant aux portes d'accès pour marchandises et véhicules.
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NORME INTERNATIONALE ISO 10077-1:2006(F)
Performance thermique des fenêtres, portes et fermetures —
Calcul du coefficient de transmission thermique —
Partie 1:
Généralités
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 10077 spécifie des méthodes de calcul du coefficient de transmission thermique
des fenêtres et des portes pour piétons constituées de panneaux vitrés et/ou opaques montés dans un cadre,
avec ou sans fermetures.
La présente partie de l'ISO 10077 prend en compte:
⎯ les différents types de vitrage (en verre ou en plastique; simples ou multiples; avec ou sans revêtements
peu émissifs; avec espaces intercalaires remplis d'air ou d'autres gaz);
⎯ les panneaux opaques à l'intérieur de la fenêtre ou de la porte;
⎯ les différents types d'encadrements (en bois; en plastique; en métal avec ou sans coupure thermique; en
métal avec jonctions métalliques ponctuelles ou toute combinaison de matériaux);
⎯ le cas échéant, la résistance thermique supplémentaire introduite par différents types de fermetures
extérieures, en fonction de leur perméabilité à l'air.
Le coefficient de transmission thermique des fenêtres de toit et des autres fenêtres à projection peut être
calculé selon la présente partie de l'ISO 10077, à condition que le coefficient de transmission thermique de
leurs encadrements soit déterminé par mesure ou par calcul numérique.
Des valeurs par défaut pour les vitrages, encadrements et fermetures sont données dans les annexes
informatives. Les effets de pont thermique à la contrefeuillure ou au joint entre l'encadrement de fenêtre ou de
porte et le reste de l'enveloppe du bâtiment sont exclus du calcul.
Le calcul n'inclut pas:
⎯ les effets du rayonnement solaire;
⎯ les transferts de chaleur dus aux infiltrations d'air;
⎯ le calcul des condensations;
⎯ la ventilation des lames d'air dans les fenêtres doubles et à vantaux dédoublés;
⎯ les parties environnantes d'un oriel.
La présente partie de l'ISO 10077 ne s'applique pas aux:
⎯ façades légères et aux autres vitrages structurels;
⎯ portes industrielles, commerciales et portes de garage.
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ISO 10077-1:2006(F)
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 6946, Composants et parois de bâtiments — Résistance thermique et coefficient de transmission
thermique — Méthode de calcul
ISO 7345, Isolation thermique — Grandeurs physiques et définitions
ISO 8301, Isolation thermique — Détermination de la résistance thermique et des propriétés connexes en
régime stationnaire — Méthode fluxmétrique
ISO 8302, Isolation thermique — Détermination de la résistance thermique et des propriétés connexes en
régime stationnaire — Méthode de la plaque chaude gardée
ISO 10077-2, Performance thermique des fenêtres, portes et fermetures — Calcul du coefficient de
transmission thermique — Partie 2: Méthode numérique pour les encadrements
ISO 10211 (toutes les parties), Ponts thermiques dans les bâtiments — Flux thermiques et températures
superficielles — Calculs détaillés
ISO 12567-2, Isolation thermique des fenêtres et portes — Détermination de la transmission thermique par la
méthode à la boîte chaude — Partie 2: Fenêtres de toit et autres fenêtres en saillie
EN 673, Verre dans la construction — Détermination du coefficient de transmission thermique, U — Méthode
de calcul
EN 674, Verre dans la construction — Détermination du coefficient de transmission thermique, U — Méthode
de l'anneau de garde
EN 675, Verre dans la construction — Détermination du coefficient de transmission thermique, U — Méthode
du fluxmètre
EN 12412-2, Performance thermique des fenêtres, portes et fermetures — Détermination du coefficient de
transmission thermique par la méthode de la boîte chaude — Partie 2: Encadrements
3 Termes, définitions, symboles et unités
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'EN 673 et l'ISO 7345
s'appliquent.
À l'Article 4 de la présente partie de l'ISO 10077 sont décrites diverses caractéristiques géométriques de
vitrages et d'encadrements.
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ISO 10077-1:2006(F)
3.2 Symboles et unités
Symbole Grandeur Unité
2
A aire m
2
R résistance thermique m ⋅K/W
2
U coefficient de transmission thermique W/(m ⋅K)
b
largeur m
d distance/épaisseur m
l longueur m
2
q densité de flux thermique
W/m
coefficient de transmission thermique linéique
Ψ W/(m⋅K)
conductivité thermique
λ W/(m⋅K)
3.3 Indices
D porte i intérieur
W fenêtre j indice de sommation
WS fenêtre avec fermeture extérieure p panneau (opaque)
d développé s lame (d'air ou de gaz)
e extérieur se superficiel extérieur
f encadrement sh fermeture
g vitrage si superficiel intérieur
4 Caractéristiques géométriques
4.1 Aire de vitrage, aire de panneau opaque
L'aire de vitrage, A , ou de panneau opaque, A , d'une fenêtre ou d'une porte est la plus petite des aires
g p
visibles vues des deux côtés, voir la Figure 1. Il n'est pas tenu compte des débordements de joints.
4.2 Périmètre total visible du vitrage
Le périmètre total visible du vitrage, l , (ou du panneau opaque, l ) est la somme des périmètres visibles des
g p
panneaux vitrés (ou des panneaux opaques) de la fenêtre ou de la porte. Si les périmètres sont différents d'un
côté à l'autre du vitrage ou du panneau, c'est le plus grand des deux qui doit être retenu; voir la Figure 1.
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ISO 10077-1:2006(F)
Légende
1 vitrage
Figure 1 — Illustration de l'aire et du périmètre d'un vitrage
4.3 Aires de l'encadrement
Pour la définition des aires, voir aussi la Figure 3.
A Aire intérieure projetée de l'encadrement
f,i
L'aire intérieure projetée de l'encadrement est l'aire de la projection des cadres fixe et mobile, côté
intérieur, y compris les vantaux s'il y en a, sur un plan parallèle au vitrage.
A Aire extérieure projetée de l'encadrement
f,e
L'aire extérieure projetée de l'encadrement est l'aire de la projection des cadres fixe et mobile, côté
extérieur, sur un plan parallèle au vitrage.
A Aire de l'encadrement
f
L'aire de l'encadrement est la plus grande des deux aires projetées vues des deux côtés.
A Aire intérieure développée de l'encadrement
f,di
L'aire intérieure développée de l'encadrement est l'aire des parties des cadres fixe et mobile en contact
avec l'air intérieur (voir Figure 2).
A Aire extérieure développée de l'encadrement
f,de
L'aire extérieure développée de l'encadrement est l'aire des parties des cadres fixe et mobile en
contact avec l'air extérieur (voir Figure 2).
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ISO 10077-1:2006(F)
Légende
1 encadrement
2 vitrage
a
Intérieur.
b
Extérieur.
Figure 2 — Aires développées intérieure et extérieure
4.4 Aire d'une fenêtre
L'aire d'une fenêtre, A , est la somme de l'aire de l'encadrement, A , et de l'aire du vitrage, A , (ou de l'aire du
w f g
panneau, A ).
p
L'aire de l'encadrement et l'aire de vitrage sont délimitées par le bord de l'encadrement, c'est-à-dire que les
joints d'étanchéité ne sont pas pris en compte dans la détermination des aires.
Les dimensions de la fenêtre (hauteur, largeur de l'encadrement et profondeur de l'encadrement) doivent être
déterminées au millimètre près.
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ISO 10077-1:2006(F)
Légende
1 vantail (amovible)
2 encadrement (fixe)
a
Intérieur.
b
Extérieur.
A = max (A ; A )
f f,i f,e
A = A + A
w f g
A = A + A + A + A
f,di 1 2 3 4
A = A + A + A + A
f,de 5 6 7 8
NOTE 1 L'aire de l'encadrement, A , comprend l'aire du cadre fixe et de tout vantail ou battant amovible.
f
NOTE 2 Les gouttières et les autres protubérances ne sont pas considérées comme faisant partie de l'aire développée.
Figure 3 — Illustration des différentes aires
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ISO 10077-1:2006(F)
5 Calcul du coefficient de transmission thermique
5.1 Fenêtres
5.1.1 Fenêtres simples
Légende
1 encadrement (fixe)
2 vantail (amovible)
3 vitrage (simple ou multiple)
Figure 4 — Illustration d'une fenêtre simple
Le coefficient de transmission thermique, U , d'une fenêtre simple doit être calculé à l'aide de l'Équation (1):
W
AU++A U l Ψ
∑∑gg f f∑g g
U = (1)
W
AA+
∑∑gf
où
U est le coefficient de transmission thermique du vitrage;
g
U est le coefficient de transmission thermique de l'encadrement;
f
Ψ est le coefficient de transmission thermique linéique dû aux effets thermiques combinés du vitrage,
g
de l'intercalaire et de l'encadrement;
les autres symboles étant définis à l'Article 4. Les additions incluses dans l'Équation (1) sont utilisées pour
tenir compte des différentes parties du vitrage ou de l'encadrement, par exemple, plusieurs valeurs de A sont
f
nécessaires lorsque différentes valeurs de U s'appliquent à l'appui, à la tête, au jambage et aux séparations.
f
Dans le cas de vitrage simple, le dernier terme du numérateur de l'Équation (1) doit être pris égal à zéro (pas
d'effet d'intercalaire) parce que toute correction est négligeable.
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ISO 10077-1:2006(F)
Lorsqu'il y a des panneaux opaques et des panneaux vitrés, U est calculé selon l'Équation (2).
W
AU++AU A U+ lΨΨ+ l
∑∑g g p p∑ f f∑gg∑pp
U = (2)
W
AAA++
∑∑gp∑f
où
U est le coefficient de transmission thermique du/des panneau(x) opaque(s);
p
Ψ est le coefficient de transmission thermique linéique pour le(s) panneau(x) opaque(s).
p
Ψ peut être considéré égal à zéro si:
p
⎯ les parements intérieur et extérieur du panneau sont constitués d'un matériau dont la conductivité
thermique est inférieure à 0,5 W/(m·K), et
⎯ la conductivité thermique de tout matériau créant un pont thermique au niveau des bords du panneau est
inférieure à 0,5 W/(m·K).
Dans les autres cas, Ψ doit être calculé conformément à l'ISO 10077-2.
p
U doit être obtenu conformément à 5.2.
g
Pour les fenêtres de toit, U doit être:
f
⎯ soit calculé selon l'ISO 10077-2;
⎯ soit mesuré selon l'EN 12412-2, les éprouvettes étant montées dans l'ouverture du panneau support en
affleurant le côté froid, comme indiqué dans l'ISO 12567-2.
Pour les autres fenêtres, U doit être:
f
⎯ soit calculé selon l'ISO 10077-2;
⎯ soit mesuré selon l'EN 12412-2;
⎯ soit obtenu à partir de l'Annexe D.
Le coefficient de transmission thermique linéique peut être calculé selon l'ISO 10077-2 ou tiré de l'Annexe E.
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ISO 10077-1:2006(F)
5.1.2 Doubles fenêtres
Dimensions en millimètres
Légende
1 encadrement (fixe)
2 vantail (amovible)
3 vitrage (simple ou multiple)
a
Intérieur.
b
Extérieur.
Figure 5 — Illustration d'une double fenêtre
Le coefficient de transmission thermique, U , d'un système constitué de deux fenêtres séparées doit être
W
calculé à l'aide de l'Équation (3).
1
U = (3)
W
1/UR−+R−R +1/U
W1 si s se W2
où
U , U sont respectivement les coefficients de transmission thermiques des fenêtres extérieure et
W1 W2
intérieure, calculés selon l'Équation (1);
R est la résistance superficielle intérieure de la fenêtre extérieure utilisée seule;
si
R est la résistance superficielle extérieure de la fenêtre intérieure utilisée seule;
se
R est la résistance thermique de l'espace séparant les vitrages des deux fenêtres.
s
NOTE Des valeurs types sont données pour R et R dans l'Annexe A, et pour R dans l'Annexe C.
si se s
La méthode n'est pas applicable si l'un des jeux indiqués sur la Figure 5 excède 3 mm et si aucune disposition
n'a été prise pour limiter les échanges d'air avec l'extérieur.
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ISO 10077-1:2006(F)
5.1.3 Fenêtres à vantaux dédoublés
Dimensions en millimètres
Légende
1 vitrage (simple ou multiple)
a
Intérieur.
b
Extérieur.
Figure 6 — Illustration de fenêtres à vantaux dédoublés
Le coefficient de transmission thermique, U , d'un système constitué d'un dormant et de deux vantaux ou
W
châssis séparés doit être calculé à l'aide de l'Équation (1). Pour déterminer le coefficient de transmission
thermique, U , de l'ensemble vitré, on doit utiliser l'Équation (4):
g
1
U = (4)
g
1/UR−+R−R +1/U
g1 si s se g2
où
, U sont les coefficients de transmission thermique des vitrages extérieur et intérieur, calculés
U
g1 g2
respectivement à l'aide des Équations (5) et (6);
R est la résistance superficielle intérieure du vitrage extérieur utilisé seul;
si
R est la résistance superficielle extérieure du vitrage intérieur utilisé seul;
se
R est la résistance thermique de l'espace séparant les vitrages intérieur et extérieur.
s
NOTE Des valeurs types sont données pour R et R dans l'Annexe A, et pour R dans l'Annexe C.
si se s
La méthode n'est pas applicable si le jeu excède 3 mm et si aucune disposition n'a été prise pour limiter les
échanges d'air avec l'extérieur.
5.2 Vitrages
5.2.1 Vitrages simples
Le coefficient de transmission thermique, U , des vitrages simples et feuilletés doit être calculé en utilisant
g
l'Équation (5).
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ISO 10077-1:2006(F)
1
U = (5)
g
d
j
R++ R
se ∑ si
λ
j
j
où
R est la résistance superficielle extérieure;
se
λ est la conductivité thermique du verre ou de la couche de matériau j;
j
d est l'épaisseur de la vitre ou de la couche de matériau j;
j
R est la résistance superficielle intérieure.
si
NOTE Des valeurs types de R et R sont données dans l'Annexe A.
se si
5.2.2 Vitrages multiples
Le coefficient de transmission thermique, U , d'un vitrage multiple peut être calculé selon l'EN 673 ou à l'aide
g
de l'Équation (6).
1
U = (6)
g
d
j
R++ RR+
se∑∑ s,j si
λ
j
jj
où
R est la résistance superficielle extérieure;
se
λ est la conductivité thermique du verre ou de la couche de matériau j;
j
d est l'épaisseur de la vitre ou de la couche de matériau j;
j
R est la résistance superficielle intérieure;
si
R est la résistance thermique de la lame d'air j.
s, j
NOTE Des valeurs types de R sont données dans l'Annexe C.
s
5.3 Fenêtres avec fermetures extérieures
Une fermeture à l'extérieur d'une fenêtre introduit une résistance thermique supplémentaire, résultant à la fois
de la couche d'air enfermée entre la fermeture et la fenêtre, et de la fermeture elle-même (voir Figure 7). Le
coefficient de transmission thermique, U , d'une fenêtre avec fermetures extérieures est donné par
WS
l'Équation (7):
1
U = (7)
WS
1/UR+∆
W
où
U est le coefficient de transmission thermique de la fenêtre;
W
∆R est la résistance thermique supplémentaire due à la couche d'air enfermée entre la fermeture et la
fenêtre, et à la fermeture elle-même (voir Figure 7).
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ISO 10077-1:2006(F)
Légende
1 fermeture
a
Intérieur.
b
Extérieur.
Figure 7 — Fenêtre avec fermeture extérieure
∆R dépend des propriétés de transmission de la fermeture et de sa perméabilité à l'air. D'autres informations
figurent dans l'Annexe G.
5.4 Portes
5.4.1 Portes intégralement vitrées
Légende
1 encadrement (fixe)
2 vantail (amovible)
3 vitrage (simple ou multiple)
Figure 8 — Illustration d'une porte avec vitrage
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ISO 10077-1:2006(F)
Le coefficient de transmission thermique, U , d'une porte dont le vantail est intégralement vitré s'obtient à
D
l'aide de l'Équation (8):
AU++AU l Ψ
∑∑gg f f∑g g
U = (8)
D
AA+
∑∑gf
où
A , A et l sont définis à l'Article 4;
f g g
U est le coefficient de transmission thermique du vitrage;
g
U est le coefficient de transmission thermique de l'encadrement;
f
Ψ est le coefficient de transmission thermique linéique dû aux effets thermiques combinés du
g
vitrage, de l'intercalaire et de l'encadrement.
Dans le cas de vitrage simple, le dernier terme du numérateur de l'Équation (8) doit être pris égal à zéro (pas
d'effet d'intercalaire) parce que toute correction est négligeable.
5.4.2 Portes comportant du vitrage et des panneaux opaques
Légende
1 encadrement (fixe)
2 vantail (amovible)
3 panneau opaque
...
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