ISO 6946:2007
(Main)Building components and building elements — Thermal resistance and thermal transmittance — Calculation method
Building components and building elements — Thermal resistance and thermal transmittance — Calculation method
ISO 6946:2007 provides the method of calculation of the thermal resistance and thermal transmittance of building components and building elements, excluding doors, windows and other glazed units, curtain walling, components which involve heat transfer to the ground, and components through which air is designed to permeate. The calculation method is based on the appropriate design thermal conductivities or design thermal resistances of the materials and products for the application concerned. The method applies to components and elements consisting of thermally homogeneous layers (which can include air layers). ISO 6946:2007 also provides an approximate method that can be used for elements containing inhomogeneous layers, including the effect of metal fasteners, by means of a correction term given in Annex D. Other cases where insulation is bridged by metal are outside the scope of ISO 6946:2007.
Composants et parois de bâtiments — Résistance thermique et coefficient de transmission thermique — Méthode de calcul
L'ISO 6946:2007 fournit la méthode de calcul de la résistance thermique et du coefficient de transmission thermique des composants et parois de bâtiments, à l'exclusion des portes, des fenêtres et autres parois vitrées, des murs-rideaux, des composants qui mettent en jeu un transfert de chaleur vers le sol et des composants parcourus par l'air de ventilation du bâtiment. La méthode de calcul est basée sur les conductivités thermiques utiles ou résistances thermiques utiles appropriées des matériaux et produits pour l'application concernée. La méthode s'applique aux composants et parois constitués de couches thermiquement homogènes (qui peuvent comprendre des lames d'air). L'ISO 6946:2007 fournit aussi une méthode approchée, qui peut être appliquée pour les parois comportant des couches hétérogènes et qui tient compte de l'effet des fixations métalliques, par l'utilisation d'un terme de correction. Les autres cas, où l'isolation est traversée par du métal, sont en dehors du domaine d'application de la l'ISO 6946:2007.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6946
Second edition
2007-12-15
Building components and building
elements — Thermal resistance and
thermal transmittance — Calculation
method
Composants et parois de bâtiments — Résistance thermique et
coefficient de transmission thermique — Méthode de calcul
Reference number
ISO 6946:2007(E)
©
ISO 2007
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ISO 6946:2007(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 Principles. 2
5 Thermal resistances . 3
5.1 Thermal resistance of homogeneous layers . 3
5.2 Surface resistances. 3
5.3 Thermal resistance of air layers. 4
5.4 Thermal resistance of unheated spaces . 6
6 Total thermal resistance . 7
6.1 Total thermal resistance of a building component consisting of homogeneous layers. 7
6.2 Total thermal resistance of a building component consisting of homogeneous and
inhomogeneous layers. 7
7 Thermal transmittance . 11
Annex A (normative) Surface resistance. 12
Annex B (normative) Thermal resistance of airspaces . 15
Annex C (normative) Calculation of the thermal transmittance of components with tapered layers . 18
Annex D (normative) Corrections to thermal transmittance. 22
Bibliography . 28
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ISO 6946:2007(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 6946 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 6946:1996), which has been technically revised.
It also incorporates the Amendment ISO 6946:1996/Amd.1:2003.
The following changes have been made to the first edition:
⎯ information on the calculation of heat flow rates has been transferred from the Introduction to the note in
Clause 4;
⎯ 5.3.3 provides an amended basis for slightly ventilated air layers;
⎯ 5.4.2 provides clarification of the applicability of Table 3;
⎯ 5.4.3 has been completely revised;
⎯ 6.2.1 provides a new text to allow calculation of a component that is part of a complete element; it also
clarifies exceptions and the limit of applicability;
⎯ Annex B provides additional data for other temperature differences across cavities; it also provides a
correction to the formula for radiation transfer in divided airspaces;
⎯ Annex C contains an additional shape;
⎯ D.2 has been completely rewritten to clarify the intentions, the former Annex E having been deleted
(national annexes can be attached to this International Standard giving examples in accordance with local
building traditions);
⎯ D.3 provides a revised procedure for mechanical fasteners, including recessed fasteners;
⎯ D.4 does not apply in cooling situations.
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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.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 6946:2007(E)
Building components and building elements — Thermal
resistance and thermal transmittance — Calculation method
1 Scope
This International Standard provides the method of calculation of the thermal resistance and thermal
transmittance of building components and building elements, excluding doors, windows and other glazed units,
curtain walling, components which involve heat transfer to the ground, and components through which air is
designed to permeate.
The calculation method is based on the appropriate design thermal conductivities or design thermal
resistances of the materials and products for the application concerned.
The method applies to components and elements consisting of thermally homogeneous layers (which can
include air layers).
This International Standard also provides an approximate method that can be used for elements containing
inhomogeneous layers, including the effect of metal fasteners, by means of a correction term given in
Annex D. Other cases where insulation is bridged by metal are outside the scope of this International
Standard.
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 10456, Building materials and products — Hygrothermal properties — Tabulated design values and
procedures for determining declared and design thermal values
ISO 13789, Thermal performance of buildings — Transmission and ventilation heat transfer coefficients —
Calculation method
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 ISO 10456 and the
following apply.
3.1.1
building element
major part of a building such as a wall, floor or roof
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ISO 6946:2007(E)
3.1.2
building component
building element or a part of it
NOTE In this International Standard, the word “component” is used to indicate both element and component.
3.1.3
thermally homogeneous layer
layer of constant thickness having thermal properties which may be regarded as being uniform
3.2 Symbols and units
Symbol Quantity Unit
2
A area m
d thickness m
2
h surface heat transfer coefficient W/(m ⋅K)
2
R design thermal resistance (surface to surface) m ⋅K/W
2
R thermal resistance of airspace m ⋅K/W
g
2
R external surface resistance m ⋅K/W
se
2
R internal surface resistance m ⋅K/W
si
2
R total thermal resistance (environment to environment) m ⋅K/W
T
2
′
R upper limit of total thermal resistance m ⋅K/W
T
2
′′
R lower limit of total thermal resistance m ⋅K/W
T
2
R thermal resistance of unheated space m ⋅K/W
u
2
U thermal transmittance W/(m ⋅K)
λ design thermal conductivity W/(m⋅K)
4 Principles
The principle of the calculation method is as follows:
⎯ to obtain the thermal resistance of each thermally homogeneous part of the component;
⎯ to combine these individual resistances so as to obtain the total thermal resistance of the component,
including (where appropriate) the effect of surface resistances.
Thermal resistances of individual parts are obtained in accordance with 5.1.
The values of surface resistance given in 5.2 are appropriate in most cases. Annex A gives detailed
procedures for low emissivity surfaces, specific external wind speeds and non-planar surfaces.
Air layers may be regarded as thermally homogeneous for the purposes of this International Standard. Values
of the thermal resistance of large air layers with high emissivity surfaces are given in 5.3. Annex B provides
procedures for other cases.
The resistances of the layers are combined as follows:
a) for components consisting of thermally homogeneous layers, obtain the total thermal resistance in
accordance with 6.1 and the thermal transmittance in accordance with Clause 7;
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ISO 6946:2007(E)
b) for components having one or more thermally inhomogeneous layers, obtain the total thermal resistance
in accordance with 6.2 and the thermal transmittance in accordance with Clause 7;
c) for components containing a tapered layer, obtain the thermal transmittance and/or the total thermal
resistance in accordance with Annex C.
Finally, corrections are applied to the thermal transmittance, if appropriate, in accordance with Annex D, in
order to allow for the effects of air voids in insulation, mechanical fasteners penetrating an insulation layer and
precipitation on inverted roofs.
The thermal transmittance calculated in this way applies between the environments on either side of the
component concerned, e.g. internal and external environments, two internal environments in the case of an
internal partition, an internal environment and an unheated space. Simplified procedures are given in 5.4 for
treating an unheated space as a thermal resistance.
NOTE Calculation of heat flow rates are commonly undertaken using operative temperature (usually approximated to
the arithmetic mean of air temperature and mean radiant temperature) to represent the environment inside buildings, and
air temperature to represent the external environment. Other definitions of the temperature of an environment are also
used when appropriate to the purpose of the calculation. See also Annex A.
5 Thermal resistances
5.1 Thermal resistance of homogeneous layers
Design thermal values can be given as either design thermal conductivity or design thermal resistance. If
thermal conductivity is given, obtain the thermal resistance of the layer from
d
R = (1)
λ
where
d is the thickness of the material layer in the component;
λ is the design thermal conductivity of the material, either calculated in accordance with ISO 10456 or
obtained from tabulated values.
NOTE The thickness, d, can be different from the nominal thickness (e.g. when a compressible product is installed in
a compressed state, d is less than the nominal thickness). If relevant, it is advisable that d also make appropriate
allowance for thickness tolerances (e.g. when they are negative).
Thermal resistance values used in intermediate calculations shall be calculated to at least three decimal
places.
5.2 Surface resistances
Use the values in Table 1 for plane surfaces in the absence of specific information on the boundary conditions.
The values under “horizontal” apply to heat flow directions ± 30° from the horizontal plane. For non-planar
surfaces or for specific boundary conditions, use the procedures in Annex A.
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ISO 6946:2007(E)
Table 1 — Conventional surface resistances
Surface resistance Direction of heat flow
2
m ⋅K/W Upwards Horizontal Downwards
R 0,10 0,13 0,17
si
R 0,04 0,04 0,04
se
NOTE 1 The values given are design values. For the purposes of declaration of the
thermal transmittance of components and other cases where values independent of
heat flow direction are required, or when the heat flow direction is liable to vary, it is
advisable that the values for horizontal heat flow be used.
NOTE 2 The surface resistances apply to surfaces in contact with air. No surface
resistance applies to surfaces in contact with another material.
5.3 Thermal resistance of air layers
5.3.1 Applicability
The values given in 5.3.1 to 5.3.3 apply to an air layer which
⎯ is bounded by two faces that are effectively parallel and perpendicular to the direction of heat flow and
that have emissivities not less than 0,8,
⎯ has a thickness (in the direction of heat flow) of less than 0,1 times each one of the other two dimensions,
and not greater than 0,3 m,
⎯ has no air interchange with the internal environment.
If the above conditions do not apply, use the procedures in Annex B.
NOTE Most building materials have an emissivity greater than 0,8.
A single thermal transmittance should not be calculated for components containing air layers thicker than
0,3 m. Instead, heat flows should be calculated by performing a heat balance (see ISO 13789).
5.3.2 Unventilated air layer
An unventilated air layer is one in which there is no express provision for air flow through it. Design values of
thermal resistance are given in Table 2. The values under “horizontal” apply to heat flow directions ± 30° from
the horizontal plane.
An air layer having no insulation between it and the external environment, but with small openings to the
external environment, shall also be considered as an unventilated air layer if these openings are not arranged
so as to permit air flow through the layer and they do not exceed
2
⎯ 500 mm per metre of length (in the horizontal direction) for vertical air layers,
2
⎯ 500 mm per square metre of surface area for horizontal air layers.
NOTE Drain openings (weep holes) in the form of open vertical joints in the outer leaf of a masonry cavity wall
usually conform with the above criteria and so are not regarded as ventilation openings.
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Table 2 — Thermal resistance of unventilated air layers with high emissivity surfaces
Thermal resistance
Thickness 2
m ⋅K/W
of air layer
Direction of heat flow
mm Upwards Horizontal Downwards
0 0,00 0,00 0,00
5 0,11 0,11 0,11
7 0,13 0,13 0,13
10 0,15 0,15 0,15
15 0,16 0,17 0,17
25 0,16 0,18 0,19
50 0,16 0,18 0,21
100 0,16 0,18 0,22
300 0,16 0,18 0,23
NOTE Intermediate values may be obtained by linear interpolation.
5.3.3 Slightly ventilated air layer
A slightly ventilated air layer is one in which there is provision for limited air flow through it from the external
environment by openings of area, A , within the following ranges:
v
2 2
⎯ > 500 mm but < 1 500 mm per metre of length (in the horizontal direction) for vertical air layers;
2 2
⎯ > 500 mm but < 1 500 mm per square metre of surface area for horizontal air layers.
The effect of ventilation depends on the size and distribution of the ventilation openings. As an approximation,
the total thermal resistance of a component with a slightly ventilated air layer may be calculated as
1500−−AA 500
vv
RR=+ R (2)
TT,u T,v
1000 1000
where
R is the total thermal resistance with an unventilated air layer in accordance with 5.3.2;
T,u
R is the total thermal resistance with a well-ventilated air layer in accordance with 5.3.4.
T,v
5.3.4 Well-ventilated air layer
A well-ventilated air layer is one for which the openings between the air layer and the external environment
are equal to or exceed
2
⎯ 1 500 mm per metre of length (in the horizontal direction) for vertical air layers,
2
⎯ 1 500 mm per square of metre of surface area for horizontal air layers.
The total thermal resistance of a building component containing a well-ventilated air layer shall be obtained by
disregarding the thermal resistance of the air layer and all other layers between the air layer and external
environment, and including an external surface resistance corresponding to still air (see Annex A).
Alternatively, the corresponding value of R from Table 1 may be used.
si
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ISO 6946:2007(E)
5.4 Thermal resistance of unheated spaces
5.4.1 General
When the external envelope of the unheated space is not insulated, the simplified procedures in 5.4.2 and
5.4.3, treating the unheated space as a thermal resistance, may be applied.
NOTE 1 ISO 13789 gives general and more precise procedures for the calculation of heat transfer from a building to
the external environment via unheated spaces, which it is advisable to use when a more accurate result is required. For
crawl spaces below suspended floors, see ISO 13370.
NOTE 2 The thermal resistances given in 5.4.2 and 5.4.3 are suitable for heat flow calculations, but not for calculations
concerned with the hygrothermal conditions in the unheated space.
5.4.2 Roof spaces
For a roof structure consisting of a flat, insulated ceiling and a pitched roof, the roof space may be regarded
as if it were a thermally homogeneous layer with thermal resistance as given in Table 3.
Table 3 — Thermal resistance of roof spaces
R
u
Characteristics of roof
2
m ⋅K/W
1 Tiled roof with no felt, boards or similar 0,06
2 Sheeted roof, or tiled roof with felt or boards or similar 0,2
under the tiles
3 As 2 (above) but with aluminium cladding or other low 0,3
emissivity surface at underside of roof
4 Roof lined with boards and felt 0,3
NOTE The values in this table include the thermal resistance of the ventilated space and the thermal
resistance of the (pitched) roof construction. They do not include the external surface resistance, R .
se
The data in Table 3 apply to naturally ventilated roof spaces above heated buildings. If mechanically ventilated,
use the detailed procedure in ISO 13789, treating the roof space as an unheated space with a specified
ventilation rate.
5.4.3 Other spaces
When a building has an unheated space adjacent to it, the thermal transmittance between the internal and
external environments can be obtained by treating the unheated space together with its external construction
components as if it were an additional homogeneous layer with thermal resistance, R . When all elements
u
between the internal environment and the unheated space have the same thermal transmittance, R is given
u
by
A
i
R = (3)
u
()AUn+×0,33V
∑ e,kke,
k
where
2
A is the total area of all elements between the internal environment and the unheated space, in m ;
i
2
A is the area of element k between the unheated space and the external environment, in m ;
e,k
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ISO 6946:2007(E)
U is the thermal transmittance of element k between the unheated space and the external
e,k
2
environment, in W/(m ⋅K);
n is the ventilation rate of the unheated space, in air changes per hour;
3
V is the volume of the unheated space, in m ;
and the summation is done over all elements between the unheated space and the external environment,
except for any ground floor.
Where the details of the construction of the external elements of the unheated space are not known, the
2
values U = 2 W/(m ⋅K) and n = 3 air changes per hour are recommended.
e,k
NOTE 1 Examples of unheated spaces include garages, store rooms and conservatories.
NOTE 2 If there is more than one component between the internal environment and the unheated space, R is included
u
in the calculation of the thermal transmittance of each such component.
NOTE 3 Equation (3) is based on the procedure in ISO 13789 for the calculation of heat transfer through unheated
spaces.
6 Total thermal resistance
6.1 Total thermal resistance of a building component consisting of homogeneous layers
The total thermal resistance, R , of a plane building component consisting of thermally homogeneous layers
T
perpendicular to the heat flow shall be calculated by the following expression:
R = R + R + R + . R + R (4)
T si 1 2 n se
where
R is the internal surface resistance;
si
R , R . R are the design thermal resistances of each layer;
1 2 n
R is the external surface resistance.
se
When calculating the resistance of internal building components (partitions, etc.), or a component between the
internal environment and an unheated space, R applies on both sides.
si
If the total thermal resistance is presented as a final result, it shall be rounded to two decimal places.
NOTE The surface resistances are omitted in Equation (4) when the resistance of a component from surface to
surface is required.
6.2 Total thermal resistance of a building component consisting of homogeneous and
inhomogeneous layers
6.2.1 Applicability
6.2.2 to 6.2.5 provide a simplified method for calculating the thermal resistance of building components
consisting of thermally homogeneous and inhomogeneous layers. The method is not valid for cases where the
ratio of the upper limit of thermal resistance to the lower limit of thermal resistance exceeds 1,5. The method
is not applicable to cases where insulation is bridged by metal. For metal fasteners, the method can be used
as if there were no metal fasteners and the result corrected in accordance with D.3.
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NOTE 1 A more precise result is obtained by using a numerical method conforming to ISO 10211. This can be
particularly relevant where there is a significant difference between the thermal conductivity of materials in the layer
providing the predominant thermal resistance of the construction.
NOTE 2 The method described in 6.2.2 to 6.2.5 is not suitable for computing surface temperatures for the purposes of
evaluating the risk of condensation.
If part of a building element is to be assessed separately from the complete structure, its thermal resistance
shall be obtained using the method in 6.2.2 to 6.2.5, but with a surface resistance equal to zero on both sides
of it. This thermal resistance can then be used in a subsequent calculation to obtain the thermal transmittance
of the complete element.
NOTE 3 This is relevant when part of an element is sold as a separate item. Examples could include structural panels
and voided masonry units.
6.2.2 Total thermal resistance of a component
The total thermal resistance, R , of a component consisting of thermally homogeneous and thermally
T
inhomogeneous layers parallel to the surface is calculated as the arithmetic mean of the upper and lower
limits of the resistance:
′′′
R + R
TT
R = (5)
T
2
where
′
R is the upper limit of the total thermal resistance, calculated in accordance with 6.2.3;
T
′′
R is the lower limit of the total thermal resistance, calculated in accordance with 6.2.4.
T
If the total thermal resistance is presented as a final result, it shall be rounded to two decimal places.
Calculation of the upper and lower limits shall be carried out by considering the component split into sections
and layers, as shown in Figure 1, in such a way that the component is divided into parts, mj, which are
themselves thermally homogeneous.
The component [see Figure 1 a)] is considered cut into sections a, b, c and d and into layers 1, 2 and 3 [see
Figure 1 b)].
The section m (m = a, b, c, . q) perpendicular to the surfaces of the component has a fractional area f .
m
The layer j (j = 1, 2, . n) parallel to the surfaces has a thickness d .
j
The part mj has a thermal conductivity λ , thickness d , fractional area f and thermal resistance R .
mj j m mj
The fractional area of a section is its proportion of the total area. Therefore, f + f 1 . + f = 1.
a b q
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a) b)
Key
D heat flow direction
a, b, c, d sections
1, 2, 3 layers
Figure 1 — Sections and layers of a thermally inhomogeneous component
′
6.2.3 Upper limit of the total thermal resistance, R
T
′
The upper limit of the total thermal resistance, R , is determined by assuming one-dimensional heat flow
T
perpendicular to the surfaces of the component. It is given by the following expression:
f
1 ff
q
ab
=+ + .+ (6)
R′ RR R
TTa Tb Tq
where
R , R , ., R are the total thermal resistances from environment to environment for each section,
Ta Tb Tq
calculated using Equation (4);
f , f , ., f are the fractional areas of each section.
a b q
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ISO 6946:2007(E)
′′
6.2.4 Lower limit of the total thermal resistance, R
T
′′
The lower limit of the total thermal resistance, R , is determined by assuming that all planes parallel to the
T
1)
surfaces of the component are isothermal surfaces.
2)
Calculate an equivalent thermal resistance, R , for each thermally inhomogeneous layer using Equation (7).
j
f
ff
1
q
ab
=+ + .+ (7)
R RR R
jjabj qj
The lower limit is then determined using Equation (4), i.e.
R′′=+RR+R+ .+R+R (8)
Tsi 12 n se
6.2.5 Estimation of error
This method of estimating the maximum relative error may be used when the calculated thermal transmittance
is required to meet specified accuracy criteria.
The maximum relative error, e, when using this approximation, calculated as a percentage, is:
′′′
RR−
TT
e=× 100 (9)
2R
T
EXAMPLE If the ratio of the upper limit to the lower limit is 1,5, the maximum possible error is 20 %.
The actual error is usually much less than the maximum. This error may be evaluated to decide whether the
accuracy obtained through the procedure described in 6.2.2 is acceptable with regard to
⎯ the purpose of the calculation,
⎯ the proportion of the total heat flow through the building fabric that is transmitted through the components,
the thermal resistance of which is evaluated through the procedure describ
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 6946
Deuxième édition
2007-12-15
Composants et parois de bâtiments —
Résistance thermique et coefficient de
transmission thermique — Méthode de
calcul
Building components and building elements — Thermal resistance and
thermal transmittance — Calculation method
Numéro de référence
ISO 6946:2007(F)
©
ISO 2007
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Publié en Suisse
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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 Principes. 2
5 Résistance thermique. 3
5.1 Résistance thermique de couches homogènes . 3
5.2 Résistance superficielle. 3
5.3 Résistance thermique des lames d'air . 4
5.4 Résistance thermique des espaces non chauffés . 6
6 Résistance thermique totale. 7
6.1 Résistance thermique totale d'un composant de bâtiment composé de couches
homogènes. 7
6.2 Résistance thermique totale d'un composant de bâtiment composé de couches
homogènes et hétérogènes . 8
7 Coefficient de transmission thermique . 11
Annexe A (normative) Résistance superficielle. 12
Annexe B (normative) Résistance thermique des espaces d'air . 15
Annexe C (normative) Calcul du coefficient de transmission thermique des composants
ayant des couches d'épaisseur variable .19
Annexe D (normative) Corrections du coefficient de transmission thermique. 23
Bibliographie . 29
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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 6946 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 6946:1996), qui a fait l'objet d'une
révision technique. Elle incorpore également l'Amendement ISO 6946:1996/Amd.1:2003.
Les modifications suivantes ont été apportées à la première édition:
⎯ l'information concernant le calcul des flux de chaleur a été transférée de l'Introduction à la Note de
l'Article 4;
⎯ 5.3.3 fournit une base amendée pour lames d'air faiblement ventilées;
⎯ 5.4.2 fournit des explications sur l'applicabilité du Tableau 3;
⎯ 5.4.3 a fait l'objet d'une révision intégrale;
⎯ 6.2.1 fournit un nouveau texte sur les calculs relatifs à un composant faisant partie d'une paroi complète;
fournit également une explication des exceptions et la limite d'application;
⎯ l'Annexe B fournit des données complémentaires sur les autres différences de température à travers les
cavités; la formule relative au transfert par rayonnement dans les espaces d'air divisés a été corrigée;
⎯ l'Annexe C comprend une forme additionnelle;
⎯ D.2 a été intégralement réécrit afin de clarifier les objectifs, l'ancienne Annexe E ayant été supprimée (les
annexes nationales peuvent être rattachées à la présente Norme internationale afin de fournir des
exemples conformes aux traditions locales du bâtiment);
⎯ D.3 fournit une procédure révisée relative aux fixations mécaniques, incluant les fixations encastrées;
⎯ D.4 ne s'applique pas aux situations de refroidissement.
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Introduction
La présente Norme internationale fournit les moyens (en partie) pour évaluer la contribution des produits et
des installations de service de bâtiment aux économies d'énergie et à la performance énergétique globale des
bâtiments.
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NORME INTERNATIONALE ISO 6946:2007(F)
Composants et parois de bâtiments — Résistance thermique et
coefficient de transmission thermique — Méthode de calcul
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale fournit la méthode de calcul de la résistance thermique et du coefficient de
transmission thermique des composants et parois de bâtiments, à l'exclusion des portes, des fenêtres et
autres parois vitrées, des murs-rideaux, des composants qui mettent en jeu un transfert de chaleur vers le sol
et des composants parcourus par l'air de ventilation du bâtiment.
La méthode de calcul est basée sur les conductivités thermiques utiles ou résistances thermiques utiles
appropriées des matériaux et produits pour l'application concernée.
La méthode s'applique aux composants et parois constitués de couches thermiquement homogènes
(qui peuvent comprendre des lames d'air).
La présente Norme internationale fournit aussi une méthode approchée, qui peut être appliquée pour les
parois comportant des couches hétérogènes et qui tient compte de l'effet des fixations métalliques, par
l'utilisation d'un terme de correction fourni en Annexe D. Les autres cas, où l'isolation est traversée par du
métal, sont en dehors du domaine d'application de la présente Norme internationale.
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 10456, Matériaux et produits pour le bâtiment — Propriétés hygrothermiques — Valeurs utiles tabulées et
procédures pour la détermination des valeurs thermiques déclarées et utiles
ISO 13789, Performance thermique des bâtiments — Coefficients de transfert thermique par transmission et
par renouvellement d'air — Méthode de calcul
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 et l'ISO 10456 ainsi
que les suivants s'appliquent.
3.1.1
paroi de bâtiment
partie importante d'un bâtiment, telle qu'un mur, un plancher ou une toiture
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3.1.2
composant de bâtiment
paroi de bâtiment ou une partie de celle-ci
NOTE Dans la présente Norme internationale, le terme «composant» est utilisé pour désigner les deux notions de
paroi et de composant.
3.1.3
couche thermiquement homogène
couche d'épaisseur constante, ayant des propriétés thermiques uniformes ou qui peuvent être considérées
comme uniformes
3.2 Symboles et unités
Symbole Grandeur Unité
2
A aire m
d épaisseur m
2
h coefficient de transfert thermique superficiel W/(m ·K)
2
R résistance thermique utile (de surface à surface) m ·K/W
2
R résistance thermique d'une lame d'air m ·K/W
g
2
R résistance thermique superficielle extérieure m ·K/W
se
2
R résistance thermique superficielle intérieure m ·K/W
si
2
R résistance thermique totale (d'ambiance à ambiance) m ·K/W
T
2
′
R limite supérieure de la résistance thermique totale m ·K/W
T
2
R′′ limite inférieure de la résistance thermique totale m ·K/W
T
2
R résistance thermique d'un espace non chauffé m ·K/W
u
2
U coefficient de transmission thermique W/(m ·K)
λ conductivité thermique utile W/(m·K)
4 Principes
Le principe de la méthode de calcul consiste à:
⎯ déterminer une résistance thermique pour chaque couche thermiquement homogène du composant;
⎯ associer ces résistances individuelles pour déterminer la résistance thermique totale du composant, en
incluant, le cas échéant, l'effet des résistances superficielles.
Les résistances thermiques de parties élémentaires sont obtenues conformément à 5.1.
Les valeurs de résistance superficielle données en 5.2 sont valables dans la plupart des cas. L'Annexe A
donne des procédures détaillées pour les surfaces à faible émissivité, les vitesses de vent spécifiques et les
surfaces non planes.
Dans le cadre de la présente Norme internationale, les lames d'air peuvent être considérées comme
thermiquement homogènes. Les valeurs de résistance thermique des lames d'air d'épaisseur importante
ayant des surfaces à émissivité élevée sont données en 5.3, et l'Annexe B fournit les procédures pour
d'autres cas.
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Les résistances des couches sont associées comme suit:
a) pour les composants constitués de couches thermiquement homogènes, déterminer la résistance
thermique totale conformément à 6.1 et le coefficient de transmission thermique conformément à
l'Article 7;
b) pour les composants ayant une ou plusieurs couches thermiquement non homogènes, déterminer la
résistance thermique totale conformément à 6.2 et le coefficient de transmission thermique
conformément à l'Article 7;
c) pour les composants ayant une couche d'épaisseur variable, déterminer le coefficient de transmission
thermique et/ou la résistance thermique totale conformément à l'Annexe C.
Enfin, des corrections sont appliquées, si nécessaire, au coefficient de transmission thermique, conformément
à l'Annexe D, pour tenir compte de l'effet des vides d'air dans les couches isolantes, des fixations mécaniques
pénétrant dans les couches isolantes et des précipitations dans le cas des toitures inversées.
Le coefficient de transmission thermique ainsi calculé s'applique entre les ambiances situées de chaque côté
du composant concerné, par exemple les ambiances intérieure et extérieure, deux ambiances intérieures
dans le cas d'une paroi intérieure, une ambiance intérieure et un espace non chauffé. Des méthodes
simplifiées sont données en 5.4 pour traiter un espace non chauffé comme une résistance thermique.
NOTE Le calcul du flux de chaleur s'effectue généralement en utilisant la température de service (généralement
proche de la moyenne arithmétique de la température de l'air et de la température moyenne radiante), afin de représenter
l'ambiance à l'intérieur du bâtiment, et la température de l'air, afin de représenter l'ambiance extérieure. D'autres
définitions de la température d'un environnement sont également utilisées, si nécessaire, pour le calcul. Voir également
l'Annexe A.
5 Résistance thermique
5.1 Résistance thermique de couches homogènes
Les valeurs thermiques utiles peuvent être exprimées sous la forme soit de conductivité thermique utile, soit
de résistance thermique utile. Si la conductivité thermique est donnée, déterminer la résistance thermique de
la couche par la formule:
d
R= (1)
λ
où
d est l'épaisseur de la couche de matériau dans le composant;
λ est la conductivité thermique utile du matériau, calculée conformément à l'ISO 10456 ou obtenue à
partir de valeurs tabulées.
NOTE L'épaisseur d peut être différente de l'épaisseur nominale (par exemple, quand un produit compressible est
installé comprimé, d est inférieure à l'épaisseur nominale). Le cas échéant, il est conseillé de tenir compte, dans la valeur
de d, des tolérances d'épaisseur (par exemple, quand elles sont négatives).
Les valeurs des résistances thermiques utilisées dans les calculs intermédiaires doivent être calculées avec
au moins trois décimales.
5.2 Résistance superficielle
Utiliser les valeurs données dans le Tableau 1 pour les surfaces planes, en l'absence d'informations
spécifiques sur les conditions aux limites. Les valeurs de la colonne «horizontal» s'appliquent aux flux
thermiques inclinés jusqu'à ± 30 % par rapport au plan horizontal. Dans le cas de conditions aux limites
particulières ou pour des surfaces non planes, utiliser les procédures de l'Annexe A.
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Tableau 1 — Résistance superficielle conventionnelle
Résistance superficielle Sens du flux de chaleur
2
Ascendant Horizontal Descendant
m ·K/W
R 0,10 0,13 0,17
si
R 0,04 0,04 0,04
se
NOTE 1 Les valeurs données sont des valeurs de calcul. Pour la déclaration du coefficient de
transmission thermique de composants, ou dans d'autres cas pour lesquels des valeurs
indépendantes du sens du flux de chaleur sont requises, ou si le sens du flux de chaleur est
susceptible de changer, il est conseillé d'utiliser les valeurs correspondant au flux horizontal.
NOTE 2 La résistance superficielle s'applique aux surfaces en contact avec l'air. Aucune
résistance superficielle ne s'applique à des surfaces en contact avec d'autres matériaux.
5.3 Résistance thermique des lames d'air
5.3.1 Applicabilité
Les valeurs données en 5.3.1 à 5.3.3 s'appliquent à une lame d'air lorsque:
⎯ elle est limitée par deux faces effectivement parallèles, perpendiculaires au sens du flux de chaleur, et
dont les émissivités sont au moins égales à 0,8;
⎯ son épaisseur (dans le sens du flux de chaleur) n'excède pas 0,3 m et est inférieure à 10 % des deux
autres dimensions prises individuellement;
⎯ elle n'échange pas d'air avec l'ambiance intérieure.
Si les conditions précédentes ne sont pas remplies, utiliser les procédures de l'Annexe B.
NOTE La plupart des matériaux de construction ont une émissivité supérieure à 0,8.
Pour des composants contenant des lames d'air dont l'épaisseur excède 0,3 m, il convient de ne pas calculer
un seul coefficient de transmission thermique. Il convient de préférence de déterminer les flux thermiques en
établissant un bilan thermique (voir l'ISO 13789).
5.3.2 Lame d'air non ventilée
Une lame d'air non ventilée est une lame d'air dans laquelle il n'y a pas de disposition spécifique pour un
écoulement d'air la traversant. Les valeurs utiles de résistance thermique à utiliser dans les calculs sont
données dans le Tableau 2. Les valeurs de la colonne «horizontal» s'appliquent aux flux thermiques inclinés
jusqu'à ± 30° par rapport au plan horizontal.
Une lame d'air non séparée de l'ambiance extérieure par une couche isolante, mais comportant de petites
ouvertures vers l'ambiance extérieure, doit aussi être considérée comme une lame d'air non ventilée, si ces
ouvertures ne sont pas disposées de façon à permettre un écoulement d'air traversant cette lame d'air et si
elles ne dépassent pas:
2
⎯ 500 mm par mètre de longueur (dans le sens horizontal), pour les lames d'air verticales;
2
⎯ 500 mm par mètre carré de superficie, pour les lames d'air horizontales.
NOTE Les orifices de drainage (chantepleures) sous forme de joints verticaux ouverts dans la paroi extérieure d'un
mur creux de maçonnerie sont généralement conformes aux critères mentionnés plus haut et ne sont donc pas
considérés comme des orifices de ventilation.
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Tableau 2 — Résistance thermique des lames d'air non ventilées avec surfaces à forte émissivité
Résistance thermique
2
Épaisseur de la lame d'air m ·K/W
Sens du flux de chaleur
mm Ascendant Horizontal Descendant
0 0,00 0,00 0,00
5 0,11 0,11 0,11
7 0,13 0,13 0,13
10 0,15 0,15 0,15
15 0,16 0,17 0,17
25 0,16 0,18 0,19
50 0,16 0,18 0,21
100 0,16 0,18 0,22
300 0,16 0,18 0,23
NOTE Les valeurs intermédiaires peuvent être obtenues par interpolation linéaire.
5.3.3 Lame d'air faiblement ventilée
Une lame d'air faiblement ventilée est une lame d'air dans laquelle il y a un écoulement d'air limité du fait
d'ouvertures de superficie, A , entre la lame d'air et l'ambiance extérieure, comprises dans les plages
v
suivantes:
2 2
⎯ > 500 mm , mais < 1 500 mm par mètre de longueur (dans le sens horizontal), pour les lames d'air
verticales;
2 2
⎯ > 500 mm , mais < 1 500 mm par mètre carré de superficie, pour les lames d'air horizontales.
L'effet de la ventilation dépend de la taille et de la répartition des bouches de ventilation. À titre
d'approximation, la résistance thermique totale d'un composant contenant une lame d'air faiblement ventilée
peut se calculer comme suit:
1500−−AA 500
vv
R=+RR (2)
TT,u T,v
1000 1000
où
R est la résistance thermique totale contenant une lame d'air non ventilée conforme à 5.3.2;
T,u
R est la résistance thermique totale contenant une lame d'air fortement ventilée conforme à 5.3.4.
T,v
5.3.4 Lame d'air fortement ventilée
Une lame d'air fortement ventilée est une lame d'air pour laquelle les orifices d'ouverture vers l'ambiance
extérieure sont équivalents à ou excèdent
2
⎯ 1 500 mm par mètre de longueur (dans le sens horizontal), pour les lames d'air verticales,
2
⎯ 1 500 mm par mètre carré de superficie, pour les lames d'air horizontales.
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La résistance thermique totale d'un composant de bâtiment contenant une lame d'air fortement ventilée
s'obtient en négligeant la résistance thermique de la lame d'air et de toutes les autres couches séparant cette
lame d'air de l'ambiance extérieure, et en incluant une résistance thermique superficielle extérieure
correspondant à l'air immobile (voir Annexe A). Sinon, la valeur correspondante de R tirée du Tableau 1 peut
si
être utilisée.
5.4 Résistance thermique des espaces non chauffés
5.4.1 Généralités
Lorsque l'enveloppe extérieure d'un espace non chauffé n'est pas isolée, les méthodes simplifiées données
en 5.4.2 et en 5.4.3 peuvent s'appliquer, en considérant l'espace non chauffé comme une résistance
thermique.
NOTE 1 L'ISO 13789 indique des procédures générales, et des procédures plus précises, pour le calcul du flux
thermique d'un bâtiment vers l'ambiance extérieure à travers des espaces non chauffés, qu'il est conseillé d'utiliser
lorsque des résultats plus précis sont nécessaires. Pour les espaces situés sous les planchers sur vide sanitaire, voir
l'ISO 13370.
NOTE 2 Les résistances thermiques indiquées en 5.4.2 et en 5.4.3 s'appliquent aux calculs du flux de chaleur, mais
pas aux calculs relatifs aux conditions hygrothermiques dans un espace non chauffé.
5.4.2 Combles
Dans le cas d'une structure composée d'un plafond plat et isolé, surmonté d'une toiture inclinée, le comble
peut être considéré comme une couche d'air thermiquement homogène dont la résistance thermique est
donnée au Tableau 3.
Tableau 3 — Résistance thermique des combles
R
u
Caractéristiques du toit
2
m ·K/W
1 Toit à tuiles sans écrans, panneaux ou équivalent 0,06
Toit en feuilles, ou toit en tuiles avec écrans, panneaux ou
2 0,2
équivalent sous les tuiles
Comme 2, mais avec un revêtement en aluminium ou autre
3 0,3
revêtement à faible émissivité en sous-face de la toiture
4 Toit doublé de panneaux et d'écrans 0,3
NOTE Ces valeurs comprennent la résistance thermique de l'espace ventilé et la résistance de la toiture
(inclinée). Elles ne comprennent pas la résistance superficielle extérieure, R .
se
Les données du Tableau 3 s'appliquent aux combles naturellement ventilés situés au-dessus de bâtiments
chauffés. Si la ventilation est mécanique, utiliser la procédure détaillée de l'ISO 13789 qui considère les
combles comme un espace non chauffé, avec un taux de renouvellement d'air spécifique.
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5.4.3 Autres espaces
Lorsque le bâtiment a un espace non chauffé contigu, le coefficient de transmission thermique entre les
ambiances intérieure et extérieure peut être obtenu en considérant l'ensemble constitué par l'espace non
chauffé et les composants de bâtiment extérieurs comme une couche homogène complémentaire ayant une
résistance thermique, R . Si tous les éléments situés entre l'ambiance intérieure et l'espace non chauffé ont le
u
même coefficient de transmission thermique, R s'obtient par
u
A
i
R = (3)
u
()AUn+×0,33V
∑ e,kke,
k
où
A est la surface totale de tous les composants situés entre l'ambiance intérieure et l'espace non
i
2
chauffé, en m ;
2
A est la surface de l'élément k entre l'espace non chauffé et l'environnement extérieur, en m ;
e,k
U est le coefficient de transmission thermique de l'élément k entre l'espace non chauffé et
e,k
2
l'environnement extérieur, en W/(m ·K);
;
n est le taux de renouvellement d'air de l'espace non chauffé, en volumes d'air par heure
3
V est le volume de l'espace non chauffé, en m .
La somme est ensuite effectuée pour tous les éléments situés entre l'espace non chauffé et l'environnement
extérieur, sauf pour les planchers en contact avec le sol.
Si les dispositions constructives des éléments extérieurs de l'espace non chauffé ne sont pas connues, les
2
valeurs U = 2 W/(m ·K) et n = 3 volumes d'air par heure sont recommandées.
e,k
NOTE 1 Les exemples d'espaces non chauffés comprennent les garages, les entrepôts et les jardins d'hiver.
NOTE 2 S'il y a plus d'un composant entre l'ambiance intérieure et l'espace non chauffé, R est inclus dans le calcul du
u
coefficient de transmission thermique de chacun de ces composants.
NOTE 3 L'Équation (3) est basée sur la procédure de l'ISO 13789, relative au calcul du transfert de chaleur dans les
espaces non chauffés.
6 Résistance thermique totale
6.1 Résistance thermique totale d'un composant de bâtiment composé de couches
homogènes
La résistance thermique totale, R , d'un composant de bâtiment plan constitué de couches thermiquement
T
homogènes perpendiculaires au flux de chaleur se calcule par la formule suivante:
R = R + R + R + .+ R + R (4)
T si 1 2 n se
où
R est la résistance superficielle intérieure;
si
R , R , ., R sont les résistances thermiques utiles de chaque couche;
1 2 n
R est la résistance superficielle extérieure.
se
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ISO 6946:2007(F)
Lors du calcul de la résistance de composants de bâtiments intérieurs (cloisons, etc.) ou d'un composant
entre l'ambiance intérieure et un espace non chauffé, R s'applique des deux côtés.
si
Si la résistance thermique totale est présentée comme résultat final, elle doit être arrondie à deux décimales.
NOTE Les résistances superficielles ne sont pas prises en compte dans l'Équation (4) lorsqu'on doit déterminer la
résistance d'un composant de surface à surface.
6.2 Résistance thermique totale d'un composant de bâtiment composé de couches
homogènes et hétérogènes
6.2.1 Applicabilité
Une méthode simplifiée pour calculer la résistance thermique de composants de bâtiment comprenant des
couches thermiquement homogènes et hétérogènes est donnée en 6.2. Cette méthode n'est pas valable dans
les cas où le rapport de la limite supérieure de résistance thermique à la limite inférieure de résistance
thermique excède 1,5. La méthode ne s'applique pas aux cas où la couche d'isolation est traversée par un
élément métallique. En ce qui concerne les fixations métalliques, la méthode peut être utilisée sans tenir
compte des fixations métalliques, et le résultat corrigé conformément à D.3.
NOTE 1 Un résultat plus précis est obtenu en utilisant une méthode numérique conforme à l'ISO 10211. Cela peut
s'avérer particulièrement approprié s'il y a une différence importante entre la conductivité thermique des matériaux dans la
lame générant la résistance thermique prédominante de la construction.
NOTE 2 La méthode décrite de 6.2.2 à 6.2.5 ne convient pas pour calculer les températures superficielles pour
l'évaluation du risque de condensation.
Si une partie de la paroi de bâtiment doit être évaluée séparément du reste de la structure, sa résistance
thermique doit être obtenue d'après la méthode décrite de 6.2.2 à 6.2.5, mais avec une résistance
superficielle égale à zéro des deux côtés de cette partie de paroi. Cette résistance thermique peut ensuite
être utilisée dans d'autres calculs, afin d'obtenir le coefficient de transmission thermique de la paroi complète.
NOTE 3 Ce procédé s'applique lorsque la paroi est commercialisée en éléments séparés. Les exemples pourraient
comprendre les panneaux de structure et les blocs de maçonnerie alvéolaire.
6.2.2 Résistance thermique totale d'un composant
La résistance thermique totale, R , d'un composant constitué de couches thermiquement homogènes et
T
hétérogènes, parallèles à la surface, est calculée comme la moyenne arithmétique des limites supérieure et
inférieure de la résistance:
R′′+ R′
TT
R = (5)
T
2
où
R′ est la limite supérie
...
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