ISO 12569:2000
(Main)Thermal performance of buildings — Determination of air change in buildings — Tracer gas dilution method
Thermal performance of buildings — Determination of air change in buildings — Tracer gas dilution method
Performances thermiques des bâtiments — Détermination du renouvellement d'air dans les bâtiments — Méthode de dilution de gaz traceurs
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 12569
First edition
2000-11-01
Thermal performance of buildings —
Determination of air change in buildings —
Tracer gas dilution method
Performances thermiques des bâtiments — Détermination du
renouvellement d'air dans les bâtiments — Méthode de dilution de gaz
traceurs
Reference number
ISO 12569:2000(E)
©
ISO 2000
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ISO 12569:2000(E)
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ISO 12569:2000(E)
Contents Page
Foreword.iv
Introduction.v
1 Scope .1
2 Normative reference .1
3 Terms and definitions .1
4 Apparatus .2
5 Procedure .4
6 Expression of results .8
7 Accuracy.10
8 Test report .10
Annex A (informative) Tracer gas analyser accuracy.11
Annex B (informative) Tracer gas analyser calibration.13
Annex C (informative) Confidence intervals.14
Annex D (informative) Propagation of error analysis.16
Annex E (informative) How to choose the test methods.18
Annex F (informative) Types of tracer gas .19
Annex G (informative) Details on the test report .20
Bibliography.22
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ISO 12569:2000(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 3.
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 International Standard may be the subject of
patent rights other than those identified above. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such
patent rights.
International Standard ISO 12569 was prepared by Technical Committee ISO/TC 163, Thermal insulation,
Subcommittee SC 1, Test and measurement methods.
Annexes A to G of this International Standard are for information only.
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ISO 12569:2000(E)
Introduction
Air change often accounts for a significant portion of the heating or air-conditioning load of a building. It also affects
the moisture and contaminant levels in the building. Moisture-laden air passing through cracks in the building
envelope under the influence of air pressure differences and through structural elements under the influence of
vapour pressure differences can condense and cause material degradation. Air flow and air change rates depend
on the size and distribution of air leakage sites, pressure differences induced by wind and temperature, mechanical
system operation, and occupant behaviour. An appropriate level of ventilation is also required in all buildings for
hygiene reasons.
This International Standard presents three test methods that use the measurement of tracer gas concentrations to
determine air change in a building or other enclosure that can be characterized as a single zone. The measurement
of tracer gas concentration, and sometimes the volume rate of flow at which the tracer gas is injected into the zone,
allows calculation of the volume rate of air flow leaving the zone. The volume rate of incoming air flow can be
inferred from this. The three test methods presented are:
a) tracer gas decay (5.4), which tracks the decay rate of tracer gas concentration after an initial injection of tracer
gas,
b) constant injection (5.5), which tracks the tracer gas concentration resulting from a known, constant injection
rate of tracer gas, and
c) constant concentration (5.6), which tracks the amount of tracer gas required to maintain it at a constant
concentration at a constant level.
Each test method employs specific tracer gas injection and sampling strategies. Other techniques exist, but are
beyond the scope of these test methods.
Because air change depends on such variable conditions as building operation, wind speed, and indoor-outdoor
temperatures, this International Standard does not provide information about building airtightness directly.
ISO 9972 should be used to measure airtightness.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 12569:2000(E)
Thermal performance of buildings — Determination of air change
in buildings — Tracer gas dilution method
1 Scope
This International Standard describes the use of tracer gas dilution for determining the air change in a single zone
as induced by weather conditions or mechanical ventilation. The procedures for tracer gas dilution include
concentration decay, constant injection and constant concentration. Tracer gas concentration is determined by a
gas analyser. Air change rate is directly calculated from the rate of change of tracer gas concentration by the tracer
gas decay method. Air flow rate is calculated directly from the tracer gas flow rate by the constant injection or
constant concentration method.
These test methods are restricted to any single tracer gas. The associated data analysis assumes that the tracer
gas concentration can be characterized within the zone with a single value.
NOTE The constant concentration test method given in 5.6 is usually used for multiple zones and allows the measurement
of the air flow rate from the outside to each zone, if the residential zones are kept at the same concentration.
2 Normative reference
The following normative document contains provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent edition of the normative document indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO 7345, Thermal insulation — Physical quantities and definitions.
3 Terms and definitions
For the purposes of this International Standard, the terms and definitions given in ISO 7345 and the following
apply.
3.1
air flow rate
�
V
total volume of air passing through the zone to and from the outdoors per unit of time
3 3
NOTE It is expressed in cubic metres per second or per hour (m /s, m /h).
3.2
air change rate
n
ratio of the total volume of air passing through the zone to and from the outdoors per unit of time to the volume of
the zone
NOTE It is expressed in reciprocal seconds or reciprocal hours (1/s, 1/h).
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ISO 12569:2000(E)
3.3
building envelope
boundary or barrier separating the interior volume of a building from the outside environment
3.4
single zone
space or set of spaces wherein the concentration of a tracer gas can be maintained uniformly throughout and that
only exchanges air with the outside
3.5
tracer gas
gas that can be mixed with air and measured in very small concentrations in order to study air change
NOTE The tracer gas is not used to study air movement. Rather it is used to assess air transfer, exchange or infiltration.
Types of tracer gas, measuring apparatus, limits of measurement, allowable concentration and specific gravity of the tracer
gases are given in annex F. A gas at a temperature extremely different from that of the room should not be used for the tracer
gas dilution method.
4 Apparatus
The apparatus includes means for distributing the tracer gas, means for obtaining air specimens, a gas analyser to
measure tracer gas concentration in the air specimens, and other measurement devices, as follows.
4.1 Tracer gas concentration standard
Use a source of air with a known concentration of tracer gas.
Use the tracer gas within safe limits for concentration. Avoid conditions where the amount of tracer gas that may be
absorbed onto surfaces and into subordinate enclosures is significant, compared with the amount of tracer gas in
the zone. Avoid conditions where the added amount of tracer gas is small, compared to the atmospheric
background level of that gas. The use of radioactive tracer gases should be avoided.
4.2 Tracer gas injection and distribution apparatus
Choose an apparatus from one or more of the following, as appropriate to the test method.
4.2.1 Graduated syringe, or other container of known volume with a means for controlled release of its content.
4.2.2 Compressed tracer gas supply, with a critical orifice, a critical orifice metering valve, an electronic mass
flow controller, or other tracer gas flow rate measurement and control device.
4.3 Tracer gas distribution devices
Choose an apparatus from one or more of the following, as appropriate to the test method.
4.3.1 Fans that permit good mixing within the zone of manually-injected tracer gases.
These fans are required so as not to give any influence on the air change rate.
4.3.2 Tubing networks that dispense tracer gas via manifold or switches.
All parts of the tubing network shall be clearly labelled "Tracer Gas Only" and keyed to the location that receives
the tracer gas.
NOTE Leaks in tubing networks can release tracer gas at unwanted locations and in uncontrolled unwanted
concentrations.
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ISO 12569:2000(E)
4.4 Tracer gas sampling apparatus
4.4.1 Materials for sampling apparatus
Materials used in tracer gas sampling systems shall be nonabsorbent, non-reactive, and non-diffusive to the tracer
gas in use. Depending on the tracer gas, desirable materials may include glass, copper, and stainless steel. Metal
foil may be appropriate for flexible containers. Other acceptable materials may include polypropylene, polyethylene,
and polyamide. Materials that absorb tracer gas may cause major inaccuracies in the measurement.
NOTE Inappropriate materials may release substances that interfere with the tracer gas analyser. Depending on the tracer
gas, materials to avoid include soft plastics.
4.4.2 Manual samplers, including syringes, flexible bottles, or air specimen bags with a capacity of at least three
times the minimum specimen size of the gas analyser used.
Each shall have a label that may be keyed to a record of the time and location that it was used.
Manual samplers shall have an airtight seal to assure that the specimen is not diluted or contaminated. Avoid
reusing sample containers without first confirming that they are not contaminated with tracer gas.
4.4.3 Sampling network for in-situ analysis
Label all parts "Sampling only".
The sampling network may include:
a) tubing that is keyed to the location sampled;
b) manifold that connects to individual legs of the network and receives air with mutual equal air flow rates,
combines them and leads to the gas analyser;
c) selection switch that permits sampling of individual legs of the network going to the gas analyser;
d) pump that delivers air specimens through the network to the gas analyser at a rate that minimizes delays
between the time air specimens leave the zone and the time they reach the gas analyser;
e) sampling device for laboratory analysis, including, for example, syringes or bag samplers or direct to the gas
analyser that may be programmed to draw air specimens at defined time intervals.
NOTE Separate automatic samplers may be placed at different locations throughout the zone to be evaluated.
4.5 Gas analyser
The gas analyser shall be suitable for the tracer gas used and the concentrations applied to conform to the test
procedure within the zone studied. It should be properly calibrated and have a measurement uncertainty of less
than� 5 % at the concentrations employed in the tracer gas study.
4.6 Data acquisition and control system
NOTE This equipment is optional for all but the constant concentration technique.
4.6.1 Data acquisition device, with appropriate interfaces to provide indoor and outdoor temperatures, wind
speed, wind direction, and tracer gas concentration data to a computer or other machine-readable data storage
unit.
4.6.2 Process controller, i.e. a computer that uses current tracer gas concentration information to control
metering and switching equipment to deliver tracer gas to the appropriate parts of the network.
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ISO 12569:2000(E)
NOTE When a feedback process controls the gas concentrations based on gas concentration measurements, an algorithm
that minimizes deviation from the target concentration is required. A digital optimal adaptive proportional control algorithm has
been used effectively for constant concentration measurements.
4.7 Portable meteorological station (optional), i.e. a device that records wind speed and direction and outdoor
temperature.
4.8 Temperature measurement sensor (optional), i.e. thermometer or recorder for the output of
thermocouples, thermistors and resistance thermal devices.
4.9 Timing device (optional), i.e. device to provide a common standard for all events relating to the
measurement procedure, including gas injection times, sampling times, and meteorological driving forces.
The time difference between events shall be determined within a 1 % uncertainty by the timing device.
5 Procedure
5.1 General
Choose the tracer gas decay method (5.4) to determine air change rate, n. To determine the air flow rate, V,
choose either the constant injection (5.5) or the constant concentration (5.6) method. If the zone configuration
makes maintaining a uniform concentration difficult for the decay (5.4) or constant injection (5.5) methods, then
choose the constant concentration (5.6) method with automated networks for tracer gas injection and for air
sampling.
5.2 Preparation of the building envelope
The preparation of the building envelope depends on the purpose of the determination of the air flow rate, as
follows.
a) When measuring only the air flow rate by infiltration into a building as the result of a corresponding weather
situation (e.g. in cases of energetic considerations), all internal doors should be opened, all windows and
external doors should be closed and the ventilation equipment (if any) shall be switched off.
b) When measuring only the air flow rate by infiltration into a room (e.g. for hygienic considerations), the internal
doors and those to the adjoining rooms should be closed (possibly sealed off) and the ventilation equipment (if
any) shall be switched off if there is no leakage interference from adjoining rooms. All windows and external
doors should be closed and the ventilation equipment (if any) shall be switched off.
c) When assessing of the natural ventilation of a building (e.g. tilted windows), the corresponding boundary
conditions shall be watched.
It should be emphasized that there is no general method of envelope preparation, because the purpose of air flow
rate measurements can have different reasons. In the case where the internal doors are closed, the constant
concentration method may be applied for air change measurement.
5.3 Ancillary measurements
Determine and record the indoor temperatures throughout the building zone. Obtain outdoor temperature, wind
speed and wind direction from a nearby meteorological station or a portable meteorology station. Determine the
status of building ventilation systems and envelope openings. Determine the volume of the zone, as required.
5.4 Tracer gas decay method
Introduce a small volume of tracer gas uniformly into the zone, sufficient to cause a concentration at the high end of
the detection limits of the gas analyser. Mix the tracer gas in the zone, so that its concentration varies by less
than 10 % from the mean value within the zone. Confirm a uniform initial concentration with simultaneous air
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ISO 12569:2000(E)
specimens taken at least at two different places in the zone. Sample the air in the zone a minimum of two known
times. As a recommended option, obtain additional air specimens at two different times to test the hypothesis that
the air change rate was constant during the test. At the end of the sampling period, again confirm that the tracer
gas concentration varies throughout the zone by less than 10 % with simultaneous air specimens. Analyse the
tracer gas concentrations of the specimens. Figure 1 gives an overview of this test method.
NOTE The use of more than two samples permits determination of whether the air change rate was constant during the
period or allows the choice of a period when the air change rate was constant.
NOTE For each step, perform the corresponding action in Table 1. The gas storage vessel should be stored outside the
building at all times during the test.
a
Recommended
b
Minimum
Figure 1 — Overview of the tracer gas decay method
Table 1 — Summary procedure for the tracer gas decay method
Step Action
1 Measure and inject tracer gas.
2 Mix tracer gas uniformly.
3 Obtain spatial samples.
4 Obtain samples a minimum of two times.
5 Obtain spatial samples.
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ISO 12569:2000(E)
5.5 Constant injection method
Inject the tracer gas uniformly into the zone at a constant rate of flow, that is known within 2 % and is sufficient to
cause a concentration within the detection limits of the gas analyser. Mix the tracer gas in the zone, so that its
concentration varies by less than 10 % within the zone. Confirm a uniform concentration with simultaneous air
samplings at diverse locations in the zone. Before the concentration measurement samples are taken, it is
essential that the concentration of tracer gas in the zone has approached equilibrium for the prevailing weather
conditions, not just an even distribution within the zone. Sample the air in the zone a minimum of two known times.
As a recommended option, obtain additional air specimens at two different times to test the hypothesis that the air
change rate was constant during the test. With the end of the sampling period, again confirm that the tracer gas
concentration varies throughout the zone by less than 10 % by collecting simultaneously air specimens at the
diverse locations with simultaneous air specimens. Analyse the tracer gas concentrations of the specimens.
Determine that the concentration remains within � 20 % of the average concentration during the measurement
period. Determine the zone volume to within 15 % of the true value. Figure 2 gives an overview of this test method.
NOTE 1 The use of more than two samples permits determination of whether the air change rate was constant during the
period or allows the choice of a period when the air change rate was constant.
NOTE 2 When the constant injection method is used for long-term measurements, the checks on how constant the
concentration remains during the measurement period are irrelevant. For long-term tests the measurement period is broken
down into short time periods (of say 30 min) and the results analysed for each of those short periods so that the trend over time
of changing air change rate (or air flow rate) with weather or other parameters may be assessed.
Key
1 Gas 4 Gas analyser
2 Data aquisition 5 Pump
3 Tracer gas 6 Measured zone
Figure 2 — Overview of the constant injection method
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5.6 Constant concentration method
Inject tracer gas uniformly into the zone at a known rate that causes a constant concentration near a target
concentration C that is within the detection limits of the gas analyser. Mix the tracer gas in the zone, so that its
targ
concentration varies by less than 10 % within the zone. Confirm a uniform concentration with simultaneous air
samplings at diverse locations in the zone. Before concentration measurement samples are taken, it is essential
that the concentration of tracer gas in the zone has stabilized around the target concentration. Sample the air in the
zone frequently enough to allow analysis of the tracer gas concentration and to control the rate of flow to maintain
the constant concentration to within 5 % of the target concentration, based on the measurement of tracer gas
concentration. It is assumed that the volume of the sampled air is negligible, compared to the air change rate.
Figure 3 gives an overview of this test method.
NOTE 1 This method allows the determination of a combined air flow rate from multiple zones that comprise the entire
building.
NOTE 2 When the constant concentration method is used for long-term measurements the measurement period is broken
down into short time periods (of say 30 min) and the results analysed for each of those short periods so that the trend over time
of changing air change rate (or air flow rate) with weather or other parameters may be assessed.
Key
1 Switch 5 Gas analyser
2 Gas controller 6 Pump
3 Data aquisition 7 Measured zone
4Tracergas
Figure 3 — Overview of the constant concentration method
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ISO 12569:2000(E)
6 Expression of results
6.1 Calculation of air change rate
As a minimum, calculate the mean air change rate, n , determined by the tracer gas decay method, using
av
equation (1):
lnCt( ) – lnC t
��
12
n= (1)
av
tt–
21
where
C(t ) is the specimen concentration at time t ;
1 1
C(t ) is the specimen concentration at time t ;
2 2
t is the time of the first sampling, in seconds or hours;
1
t is the time of the last sampling, in seconds or hours.
2
NOTE Two points do not reveal whether n has changed over the sampling period due to environmental factors or
experimental error.
6.2 Test for constant air change rate
As a recommended option, if concentrations were measured at times between the beginning and final specimens,
plot ln C (t)against t and perform a regression analysis, using equation (2) (see also C.1), of the logarithms of the
tracer gas concentration measurements against time to test the hypothesis that the air change rate, n, was constant
during the period:
lnCt( ) = –nt+lnC(0) (2)
where
C(t) is the specimen concentration at time t;
t is the time of sampling, in seconds or hours;
C(0) is the specimen concentration at time zero.
6.3 Calculation of air flow rate from constant tracer gas flow
�
As a minimum, calculate the mean air flow rate, V , determined by the constant injection method for the
av
measurement period, using equation (3):
� � ��
1 C
�� V
zone 2
V =V – ln (3)
tra
av ��
��
C – C
�� tt
21 1
av ��
where
�
V is the flow rate of the tracer gas, in cubic metres per second;
tra
��
��111 1
= + + .+ /k
����
C
��
�� CC C
12 k
av
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ISO 12569:2000(E)
1
��
is the the average of the inverse of the concentrations of k specimens obtained at different times;
��
C
��
av
C is the spatially averaged specimen concentration at the beginning of the measurement period;
1
C is the spatially averaged specimen concentration at the end of the measurement period;
2
t is the time at the beginning of the measurement period, in seconds or hours;
1
t is the time at the end of the measurement period, in seconds or hours;
2
k is the number of specimens;
V is the volume of the zone, in cubic metres.
zone
NOTE Two points do not reveal whether n has changed over the sampling period due to environmental factors or
experimental error.
6.4 Test for constant air flow rate
�
As a recommended option, test the hypothesis that the air flow rate,V , was constant during the period by
air
�
performing a confidence interval calculation (see C.2) on V , using individual values of C in equation (4):
air
�
�
V
tra
Vt()= (4)
air
Ct()
6.5 Calculation of air flow rate from constant tracer gas concentration
Confirm that the sample estimated standard deviation s of C(t) for the measurement period is less than 10 % of the
�
mean. Calculate the mean air flow rate, V ��t , determined by the constant concentration method, using
av
equation (5):
t
N
2
�
Vt,i
tra � �
��
�
tt��i 1
1
V t= (5)
� �
av
t
2
Ct� �
�
tt�
1
where
�
Vt��,i is the tracer gas flow rate at time t and location i, in cubic metres per second or per hour;
tra
C(t) is the spatially averaged concentration at time t;
i denotes the location of a sampling point;
t is the time of sampling, in seconds or hours;
N is the number of measurement points within one zone.
© ISO 2000 – All rights reserved 9
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ISO 12569:2000(E)
If the value of C(t) remains within � 2 % of the target concentration, C , then calculate the mean air flow rate
� targ
V ��t for the measurement period, using equation (6):
av
N
�
Vi()
tra
�
�
i�1
t= (6)
V � �
av
C
targ
7 Accuracy
If the procedures are followed and their requirements in these test methods are met, the air flow rate or air change
rate within a zone can be determined within � 10 % of its actual value. The precision and bias of these methods
can be affected by
a) tracer gas injection and distribution procedures;
b) tracer gas sampling and storage;
c) changes in wind, temperature and zonal operation regimes; and
d) tracer gas concentration determination.
Annexes A to D give information about the accuracy of tracer gas analysers, the calibration of tracer gas
analysers
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 12569
Première édition
2000-11-01
Performances thermiques des bâtiments —
Détermination du renouvellement d'air dans
les bâtiments — Méthode de dilution de gaz
traceurs
Thermal performance of buildings — Determination of air change in
buildings — Tracer gas dilution method
Numéro de référence
ISO 12569:2000(F)
©
ISO 2000
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ISO 12569:2000(F)
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Imprimé en Suisse
ii © ISO 2000 – Tous droits réservés
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ISO 12569:2000(F)
Sommaire Page
Avant-propos.iv
Introduction.v
1 Domaine d'application.1
2Référence normative .1
3Termesetdéfinitions.1
4 Appareillage .2
5 Mode opératoire.4
6 Expression des résultats .9
7 Exactitude.11
8 Rapport d'essai .11
Annexe A (informative) Précision de l'analyseur de gaz traceur .12
Annexe B (informative) Étalonnage de l'analyseur de gaz traceur .14
Annexe C (informative) Intervalles de confiance .16
Annexe D (informative) Propagation de l'analyse des erreurs.18
Annexe E (informative) Choix des méthodes d'essai.20
Annexe F (informative) Types de gaz traceurs.21
Annexe G (informative) Détails du rapport d'essai.22
Bibliographie .24
iii
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ISO 12569:2000(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 confiéeaux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude aledroit de fairepartie ducomité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments delaprésente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 12569 a étéélaboréepar le comité technique ISO/TC 163, Isolation thermique,
sous-comité SC 1, Méthodes d'essais et de mesurage.
Les annexes A àG delaprésente Norme internationale sont données uniquement à titre d’information.
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ISO 12569:2000(F)
Introduction
Le renouvellement d'air constitue souvent un élément important de la charge de chauffage ou de conditionnement
d'air d'un bâtiment. Il a également des conséquences sur les niveaux d'humidité et de contaminants présents dans
le bâtiment. Un air chargé d'humidité peut se condenser et provoquer une dégradation des matériaux en traversant
les fissures dans l'enveloppe du bâtiment sous l'influence des différences de pression atmosphérique et en
traversant les éléments de structure sous l'influence des différences de tension de vapeur. Le débit d'air et les taux
de renouvellement d'air dépendent des dimensions et de la répartition des défauts d'étanchéité, des différences de
pression dues au vent et à la température, du fonctionnement des systèmes mécaniques et du comportement des
occupants. Un niveau approprié de ventilation est également nécessaire dans tous les bâtiments pour des raisons
d'hygiène.
La présente Norme internationale présente trois méthodes d'essai qui font appel au mesurage des concentrations
de gaz traceur pour déterminer le renouvellement d'air dans les bâtiments ou autres enceintes qui peuvent être
caractériséscomme étant une zone unique. Le mesurage de la concentration en gaz traceur et parfois le débit-
volume d'injection du gaz traceur dans la zone permettent de calculer le débit-volume d'air quittant la zone, le débit
volume de l'air entrant pouvant en être déduit. Les trois méthodes d'essai présentées sont les suivantes:
a) décroissance par gaz traceur (5.4) qui permet de déterminer tout au long du processus la vitesse de
décroissance de la concentration en gaz traceur après injection initiale de ce gaz,
b) injection constante (5.5) qui permet de déterminer tout au long du processus la concentration en gaz traceur
résultant d'une vitesse constante et connue d'injection de ce gaz, et
c) concentration constante (5.6) qui permet de déterminer tout au long du processus la quantité de gaz traceur
nécessaire pour son maintien à une concentration constante, à un niveau constant.
Chaque méthode d'essai emploie des stratégies spécifiques d'injection et d'échantillonnage de gaz traceur. Il
existe d'autres techniques qui n'entrent pas dans le cadre de ces méthodes d'essai.
Le renouvellement d'air dépendant de conditions aussi variables que l'exploitation du bâtiment, la vitesse du vent et
les températures intérieures et extérieures, la présente Norme internationale ne fournit pas directement
d'informations sur l'étanchéitéà l'air des bâtiments. Se référer à l'ISO 9972 pour mesurer cette étanchéité.
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NORME INTERNATIONALE ISO 12569:2000(F)
Performances thermiques des bâtiments — Détermination du
renouvellement d'air dans les bâtiments — Méthode de dilution de
gaz traceurs
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale décrit l'utilisation de la dilution de gaz traceur pour déterminer le renouvellement
d'air d'une zone unique induit par les conditions atmosphériques ou une ventilation mécanique. Les méthodes de
dilution de gaz traceur comprennent la décroissance de la concentration, l'injection constante et la concentration
constante. Un analyseur de gaz détermine la concentration en gaz traceur. Le taux de renouvellement d'air est
directement calculéà partir du taux de renouvellement de la concentration en gaz traceur selon la méthode par
décroissance par gaz traceur. Le débit d'air est directement calculéà partir du débit de gaz traceur selon la
méthode par injection constante ou de concentration constante.
Ces méthodes d'essai sont limitées à un seul gaz traceur. L'analyse des données associée suppose que la
concentration en gaz traceur peut être caractérisée dans la zone avec une valeur unique pouvant consister en la
moyenne de deux valeurs mesurées ou plus.
NOTE La méthode d'essai de concentration constante donnéeen 5.6 est généralement utilisée pour de multiples zones et
permet de déterminer le débit d'air depuis l'extérieur de chaque zone, si les zones résidentielles sont maintenues à la même
concentration.
2Référence normative
Le documents normatif suivant contient des dispositions qui par suite de la référence qui y est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les amendements
ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes aux accords
fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer l’édition la plus
récente du document normatif indiqué ci-après. Pour les références non datées, la dernière édition du document
normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des Normes
internationales en vigueur.
ISO 7345:1987, Isolation thermique — Grandeurs physiques et définitions.
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions donnés dans l'ISO 7345 ainsi que
lestermesetdéfinitions suivants s'appliquent.
3.1
débit d’air
�
V
volume total d'air traversant la zone par unité de temps de ou vers l'extérieur
3 3
NOTE Il est exprimé en mètre cubes par seconde ou par heure (m /s, m /h).
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ISO 12569:2000(F)
3.2
taux de renouvellement d'air
n
rapport du volume d'air total traversant la zone par unité de temps de ou vers l'extérieurauvolumebrutdelazone
�1 �1
NOTE Il est exprimé en secondes à la puissance moins un ou en heures à la puissance moins (s ,h ).
3.3
enveloppe du bâtiment
limite ou barrière séparant le volume intérieur d'un bâtiment de l'environnement extérieur
3.4
zone unique
espace ou ensemble d'espaces dans lequel il est possible de maintenir une concentration uniforme en gaz traceur
et qui n'échange de l'air qu'avec l'extérieur
3.5
gaz traceur
gaz susceptible de se mélanger à l'air et d’être mesuré en concentrations très faibles afin d'étudier le
renouvellement de l'air
NOTE Le gaz traceur n'est pas utilisé pour étudier le mouvement de l'air. Il est au contraire utilisé pour évaluer le transfert,
l'échange ou l'infiltration d'air. Le type de gaz traceurs, l'appareillage de mesure, la limite du mesurage, la concentration admise
et la gravité spécifique des gaz traceurs sont indiqués dans l'annexe F. Le gaz dont la température est trèsdifférentedecelle
de la pièce ne doit pas être utilisé pour la méthodededilutiondugaztraceur.
4 Appareillage
L'appareillage comprend des dispositifs permettant de répartir le gaz traceur, d'obtenir des éprouvettes d'air, un
analyseur de gaz destinéà mesurer la concentration en gaz traceur dans les éprouvettes d'air et d'autres
dispositifs de mesure, comme spécifié ci-après.
4.1 Étalon de concentration en gaz traceur
Utiliser une source d'air ayant une concentration connue en gaz traceur.
Utiliser le gaz traceur dans des limites sûres pour la concentration. Eviter des conditions favorisant l'absorption
d'une quantité importante de gaz traceur par des surfaces et des enceintes annexes par rapport à la quantité de
gaz traceur dans la zone. Eviter une faible quantité ajoutée de gaz traceur par rapport au niveau atmosphérique de
ce gaz. L'utilisation de gaz traceurs radioactifs doit être évitée.
4.2 Appareil d'injection et de répartition du gaz traceur
Choisir un ou plusieurs appareils parmi les suivants, selon la méthode d'essai.
4.2.1 Seringue graduée,ouautre récipient ayant un volume connu et équipé d'un dispositif de dégagement
contrôlé de son contenu.
4.2.2 Alimentation en gaz traceur comprimé, comportant un orifice de mesure du débit critique, une valve de
réglage de cet orifice, un contrôleur électronique de débit massique, ou tout autre dispositif de mesure et de
contrôle du débit de gaz traceur.
4.3 Dispositifs de répartition du gaz traceur
Choisir un ou plusieurs appareils parmi les suivants, selon la méthode d'essai.
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4.3.1 Ventilateurs, permettant un bon mélange des gaz traceurs injectés manuellement dans la zone.
Ces ventilateurs ne doivent avoir aucune influence sur le taux de renouvellement d'air.
4.3.2 Réseau de tubes, assurant la distribution du gaz traceur à l'aide de collecteurs ou de commutateurs.
Toutes les parties de ce réseau doivent être clairement étiquetées «Gaz traceur uniquement» et codées par
rapport à l'emplacement qui reçoit le gaz traceur.
NOTE Des fuites du réseau de tubes peuvent libérer du gaz traceur en des endroits on contrôlés et en concentrations non
contrôlées.
4.4 Appareillage d'échantillonnage de gaz traceur
4.4.1 Matériaux utilisés dans les systèmes d'échantillonnage
Les matériaux utilisésdansles systèmes d'échantillonnage de gaz traceur ne doivent ni absorber, ni réagir, ni
diffuser le gaz traceur utilisé. En fonction de ce gaz, les matériaux utilisables peuvent inclure le verre, le cuivre et
l'acier inoxydable. Une feuille métallique peut convenir pour les récipients souples. Le polypropylène, le
polyéthylène, le polyamide et le téflon peuvent faire partie des autres matériaux acceptables. Les matériaux
absorbant le gaz traceur peuvent provoquer des inexactitudes de mesure majeures.
NOTE Des matériaux non appropriés peuvent dégager des substances qui perturbent l'analyseur de gaz traceur. En
fonction du gaz traceur, les plastiques souples peuvent faire partie des matériauxàéviter.
4.4.2 Échantillonneurs manuels, y compris seringues, bouteilles souples ou sacs d'éprouvettes d'air ayant une
capacité au moins égale à trois fois la capacité requise pour l'analyseur de gaz utilisé.
Chacun d'eux doit porter une étiquette qui peut être codée par rapport à un enregistrement de l'heure et de l'endroit
où il a été utilisé.
Les échantillonneurs manuels doivent comporter une garniture étanche à l'air pour garantir l'absence de dilution ou
de contamination de l'éprouvette. Éviter de réutiliser des récipients d'échantillons sans préalablement confirmer
qu'ils ne sont pas contaminés par le gaz traceur.
4.4.3 Réseau d'échantillonnage pour l'analyse sur site
Apposer sur toutes les parties une étiquette «Échantillonnage uniquement».
Le réseau d'échantillonnage peut comprendre:
a) un tube codé par rapport à l'emplacement échantillonné;
b) un collecteur se reliant aux différentes branches des réseaux, recevant de l'air à des débits d'air mutuellement
égaux, les combinant et conduisant à l'analyseur de gaz;
c) un commutateur de sélection permettant d'échantillonner les différentes branches du réseau conduisant à
l'analyseur de gaz;
d) une pompe délivrant les éprouvettes d'air dans le réseau à l'analyseur de gaz à une vitesse réduisant au
minimum les délais entre le moment où les éprouvettes d'air quittent la zone et le moment où elles parviennent
à l'analyseur de gaz;
e) dispositif d'échantillonnage pour l'analyse en laboratoire, y compris, par exemple, seringues, sacs
d'échantillonnage ou directs vers l'analyseur de gaz pouvant être programmés pour prélever les éprouvettes
d'air à intervalles déterminés.
NOTE Les échantillonneurs automatiques séparés peuvent être placésendifférents endroits de la zoneàévaluer.
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4.5 Analyseur de gaz
L'analyseur doit être adapté au gaz traceur analysé et à la concentration appliquée conformément au mode
opératoire d'essai dans la zone étudiée. Il convient qu'il soit étalonné correctement et que l'incertitude de la mesure
soit inférieure à� 5 %, pour les concentrations utilisées dans l'étude du gaz traceur.
4.6 Système d'acquisition et de contrôle des données
NOTE Cet équipement est facultatif, sauf pour la technique de concentration constante.
4.6.1 Dispositif d'acquisition des données, comportant des interfaces permettant de fournir à un ordinateur ou
à toute autre mémoire de données lisible par la machine les températures intérieures et extérieures, la vitesse et la
direction du vent ainsi que les valeurs de concentration en gaz traceur.
4.6.2 Dispositif de commande de processus,c’est-à-dire ordinateur utilisant les informations courantes sur la
concentration en gaz traceur afin de commander le dispositif de dosage et de commutation destinéà alimenter les
branches appropriées du réseau en gaz traceur.
NOTE Lorsqu'un régulateur en boucle contrôle les concentrations en gaz en se fondant sur les mesurages de la
concentration en gaz, il est nécessaire d'utiliser un algorithme qui réduit au minimum l'écart par rapport à la concentration cible.
Un algorithme de commande numérique adaptative optimale proportionnelle s'est avéré efficace pour les mesurages de
concentration constante.
4.7 Station météorologique portable (facultatif), c’est-à-dire dispositif enregistrant la vitesse et la direction du
vent ainsi que la température extérieure.
4.8 Capteur de mesure de température (facultatif), c’est-à-dire thermomètre ou enregistreur à la sortie des
thermocouples, thermistances et dispositifs thermiques à résistance.
4.9 Dispositif de comptage du temps (facultatif), c’est-à-dire dispositif permettant de fournir un étalon commun
pour tous les événements liés à la méthode de mesurage, y compris les temps d'injection de gaz,
d'échantillonnage et les forces motrices météorologiques.
Le dispositif de comptage du temps doit déterminer les écarts temporels des événements avec une incertitude de
1%.
5 Mode opératoire
5.1 Généralités
Choisir la méthode par décroissance par gaz traceur (5.4) pour déterminer la vitesse de renouvellement d'air n.
Choisir soit la méthode par injection constante (5.5) soit celle de la concentration constante (5.6) pour déterminer le
débit d'air V. Si la configuration de la zone rend difficile le maintien d'une concentration uniforme dans le cas de la
méthode par décroissance (5.4) ou d'injection constante (5.5), choisir alors la méthode par concentration constante
(5.6) avec des réseaux automatiques d'injection du gaz traceur et d'échantillonnage de l'air.
5.2 Préparation de l'enveloppe du bâtiment
La préparation de l'enveloppe du bâtiment dépend de l'objectif de la déterminationdudébitd'air,commesuit.
a) Lors de la mesure du débit d'air par infiltration dans un bâtiment suite à une condition météorologie
correspondante, par exemple, en cas de considérations énergétiques, il convient d'ouvrir toutes les portes
donnant sur l'intérieur, de fermer toutes les fenêtres et toutes les portes donnant sur l'extérieur et l'équipement
de ventilation (le cas échéant) doit être éteint.
b) Lors de la mesure du débit d'air par infiltration dans une pièce, par exemple, pour des considérations
d'hygiène, il convient de fermer les portes donnant sur l'intérieur et les portes donnant sur des pièces
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adjacentes, si possible de manière hermétique, et l'équipement de ventilation (le cas échéant) doit être éteint
s'il n'y a pas d'interférence de fuite provenant des pièces adjacentes ; il convient de fermer toutes les fenêtres
et toutes les portes donnant sur l'extérieur et l'équipement de ventilation (le cas échéant) doit être éteint.
c) Lors de l'évaluation de la ventilation naturelle d'un bâtiment, par exemple, les fenêtres inclinées, les conditions
de limites correspondantes doivent être prises en compte.
Il doit être noté qu'il n'existe aucune méthode générale pour la préparation de l'enveloppe, du fait que les mesures
du débit d'air peuvent avoir différents objectifs. Dans le cas où les portes donnant sur l'intérieur sont fermées, la
méthode de concentration constante peut être appliquée pour mesurer le renouvellement de l'air.
5.3 Mesurages annexes
Déterminer et noter les températures intérieures dans toute la zone du bâtiment. Utiliser une station
météorologique située à proximité ou une station portable pour obtenir la température extérieure ainsi que la
vitesse et la direction du vent. Déterminer l'état des systèmes de ventilation du bâtiment et des ouvertures de
l'enveloppe ainsi que le volume de la zone, si nécessaire.
5.4 Méthode par décroissance par gaz traceur
Introduire uniformément dans la zone un petit volume de gaz traceur, suffisant pour provoquer une concentration à
l'extrémité supérieure des limites de détection de l'analyseur de gaz. Mélanger le gaz traceur dans la zone de
façon à y faire varier sa concentration de moins de 10 % par rapport à la valeur moyenne. Confirmer une
concentration initiale uniforme à l'aide d'éprouvettes d'air simultanées prises en deux endroits différents de la zone.
Effectuer au minimum deux échantillonnages de l'air dans la zone à des instants connus. Il est recommandé de
préparer des éprouvettes d'air supplémentaires à deux instants différents pour vérifier l'hypothèse de la constance
de la taux de renouvellement d’air pendant l'essai. À la fin delapériode d'échantillonnage, confirmer à nouveau
que la variation de la concentration en gaz traceur est inférieure à 10 % dans toute la zone avec les éprouvettes
d'air simultanées. Analyser les concentrations en gaz traceur des éprouvettes. La Figure 1 donne une vue
d'ensemble de cette méthode d'essai.
NOTE Plus de deux échantillons permettent de déterminer si le taux de renouvellement d’air est resté constant pendant la
période considéréeoudechoisirunepériode pendant laquelle le taux de renouvellement d'air est resté constant.
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NOTE Pour chaque étape, effectuer l'action correspondante du Tableau 1. Il convient de conserver le récipient de
stockage du gaz à l'extérieur du bâtiment pendant toute la durée des essais.
a
Recommandé
b
Minimum
Figure 1 — Vued'ensembledelaméthode par décroissance par gaz traceur
Tableau 1 — Récapitulatif du mode opératoire pour la méthode par décroissance par gaz traceur
Étape Action
1 Mesurer et injecter le gaz traceur
2Mélanger uniformément le gaz traceur
3Prélever des échantillons de l'espace
4Prélever des échantillons au minimum à deux instants
5Prélever des échantillons de l'espace
5.5 Méthode par injection constante
Injecter uniformément le gaz traceur dans la zone à un débit constant, connu à 2% près et suffisant pour
provoquer une concentration dans les limites de détection de l'analyseur de gaz. Mélanger le gaz traceur dans la
zone de manière à ce que la variation de la concentration y soit inférieure à 10 %. Confirmer une concentration
uniforme par des échantillonnages d'air en divers endroits de la zone. Il est essentiel que la concentration du gaz
traceur ait atteint un équilibre pour les conditions météorologiques en vigueur, et non simplement une distribution
homogène dans la zone, avant de prélever les échantillons pour la mesure de la concentration. Effectuer au
minimum deux échantillonnages de l'air dans la zone à des instants connus. Il est recommandé de prélever des
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éprouvettes d'air supplémentaires à deux instants différents afin de vérifier l'hypothèse d'une vitesse constante du
renouvellement d'air pendant l'essai. À la findelapériode d'échantillonnage, confirmer à nouveau que la variation
de la concentration en gaz traceur est inférieure à 10 % dans toute la zone en recueillant des éprouvettes d'air
simultanées à divers endroits avec les éprouvettes d'air simultanées. Analyser les concentrations en gaz traceur
des éprouvettes. Déterminer le maintien d'une concentration égale à la concentration moyenne pendant la période
de mesurage, à � 20 % près. Déterminer le volume de la zone à � 15 % près de la valeur vraie. La Figure 2 donne
une vue d'ensemble de cette méthode d'essai.
NOTE 1 Plus de deux échantillons permettent de déterminer si le taux de renouvellement d’air est resté constant pendant la
période considéréeoudechoisirunepériode pendant laquelle le taux de renouvellement d'air est resté constant.
NOTE 2 Lorsque la méthode par injection constante est utilisée pour des mesures à long terme, il n'est plus opportun de
contrôler la façon dont la concentration reste constante pendant la période de mesure. Pour les essais sur le long terme, la
période de mesure est fractionnée en plus petites périodes de temps (d'environ 30 min) et les résultats sont analysés pour
chacune de ces courtes périodes de sorte que l'évolution du taux de renouvellement d'air (ou du débit d'air) en fonction du
temps avec les paramètres météorologiques et autres puisse être évaluée.
Légende
1Gaz
2 Acquisition des données
3 Gaz traceur
4 Analyseur de gaz
5 Pompe
6 Zone mesurée
Figure 2 — Vued'ensembledelaméthode par injection constante
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5.6 Méthode par concentration constante
Injecter uniformément le gaz traceur dans la zone à une vitesse connue qui provoque une concentration constante
proche d'une concentration cible C se situant dans les limites de détection de l'analyseur de gaz. Mélanger le
cible
gaz traceur dans la zone de manière à ce que la variation de la concentration y soit inférieure à 10 %. Confirmer
une concentration uniforme par des échantillonnages d'air en divers endroits de la zone. Il est essentiel que la
concentration du gaz traceur dans la zone se soit stabilisée aux alentours de la concentration visée avant de
prélever les échantillons pour la mesure de la concentration. Echantillonner l'air dans la zone à une fréquence
suffisante pour permettre d'analyser la concentration en gaz traceur et de contrôler le débit afin de maintenir une
concentration constante égale, à 5% près, à la concentration cible, en se fondant sur le mesurage de la
concentration en gaz traceur. On part de l'hypothèse d'un volume d'air échantillonné négligeable par rapport au
taux de renouvellement d'air. La Figure 3 donne une vue d'ensemble de cette méthode d'essai.
NOTE 1 Cette méthode permet de déterminer un débit d'air combiné de multiples zones couvrant le bâtiment entier.
NOTE 2 Lorsque la méthode par concentration constante est utilisée pour des mesures à long terme, la période de mesure
est fractionnée en plus petites périodes de temps (d'environ 30 min) et les résultats sont analysés pour chacune de ces courtes
périodes de sorte que l'évolution du taux de renouvellement d'air (ou du débit d'air) en fonction du temps avec les paramètres
météorologiques et autres puisse être évaluée.
Légende
1 Commutateur 5 Analyseur de gaz
2 Contrôleur de gaz 6 Pompe
3 Acquisition des données 7 Zone mesurée
4 Gaz traceur
Figure 3 — Vued'ensembledelaméthode par concentration constante
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6 Expression des résultats
6.1 Calcul du taux de renouvellement d'air
Calculer, au minimum, le taux moyen de renouvellement d'air, n ,déterminé selon la méthode par décroissance
moy
par gaz traceur, selon l'équation (1) :
lnCt � lnCt
�� � �
12
n � (1)
moy
tt�
21
où
C(t ) est la concentration de l'éprouvette
...
Questions, Comments and Discussion
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