ISO 10211-1:1995
(Main)Thermal bridges in building construction — Heat flows and surface temperatures — Part 1: General calculation methods
Thermal bridges in building construction — Heat flows and surface temperatures — Part 1: General calculation methods
Sets out specifications on a 3-D geometrical model of a thermal bridge for the numerical calculation of heat flows in order to assess heat loss from a building and calculation of minimum surface temperatures in order to assess the risk of surface condensation.
Ponts thermiques dans le bâtiment — Flux de chaleur et températures superficielles — Partie 1: Méthodes générales de calcul
La partie 1 de cette norme établit les spécifications sur les modèles géométriques 3-D et 2-D d'un pont thermique pour le calcul numérique : des flux thermiques afin d'évaluer la déperdition thermique globale d'un bâtiment. des températures superficielles minimales afin d'évaluer le risque de condensation superficielle. Ces spécifications incluent les limites du modèle géométrique et ses subdivisions, les conditions aux limites et les valeurs thermiques qui lui sont liées. Cette norme est basée sur les suppositions suivantes : conditions de régime stationnaire ; toutes les propriétés physiques sont indépendantes de la température ; absence de source de chaleur à l'intérieur de l'élément de construction. Elle peut aussi être utilisée pour la détermination des coefficients de transmission thermique linéiques ou ponctuels ainsi que pour les facteurs de température superficielle.
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ISO
INTERNATIONAL
10211-1
STANDARD
First edition
1995-08-15
Thermal bridges in building construction -
Heat flows and surface temperatures -
Part 1:
General calculation methods
Flux de chaleur et temperatures
Ponts thermiques dans Ie batiment -
superficielles -
Partie 7: Methodes g&Grales de calcul
Reference number
ISO 1021 l-l :1995(E)
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--
ISO 10211-1:1995(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. Esch 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.
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.
International Standard ISO 1021 l-l was prepared by the European
Committee for Standardization (CEN) in collaboration with Technical
Committee lSO/TC 163, Thermal insulation, Subcommittee SC 2,
Cakulation methods, in accordance with the Agreement on technical
cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
ISO 10211 consists of the following Part, under the general title Thermal
Heat flows and surface temperatures:
bridges in building construction -
Part 7: General calculation methods
The following part is in preparation:
- Part 2: Calculation of linear thermal bridges
Annexes A, B and C form an integral part of this part of ISO 10211.
Annexes D, E, F and G are for information only.
0 ISO 1995
All rights reserved. Unless otherwise specified, no patt of this publication may be reproduced
or- utilized in any form or by any means, electrontc or mechanical, including protocopying and
mrcrofilm, without Permission in writing from the publisher.
International Orga nization for Standardization
CH-l 21 1 Geneve 20 l Switzerla nd
Case postale 56 l
Printed in Switzerland
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ISO 10211=1:1995(E)
CONTENTS
iv
Foreword
iv
Introduction
1 Scope 1
1
2 Normat ive references
3 Definiti ons and Symbols 2
7
4 Principl
7
5 Modelling of the construction
7
5.1 Rules for modelling
12
5.2 Conditions for simplifying the geometrical model
6 Calculation values 19
19
6.1 Given calculation values
20
6.2 Methods of determining the calculation values
21
7 Calculation method
7.1 Calculation rules 22
7.2 Determination of the thermal coupling coefficients
and the heat flowrate 22
24
7.3 Determination of the temperature at the internal surface
8 Input and output data 26
26
8.1 Input data
26
8.2 Output data
Validation of calculation methods 28
Annex A(normative)
Annex B(normative) Equivalent thermal conductivity of air cavities 32
Determination of the linear and Point thermal
Annex C(normative)
transmittances
36
41
Annex D(informative) Examples of the use of quasi-homogeneous layers
Annex E(informative) lnternal surface resistances 44
Annex F(informative) Determination of L- and g-values for more than two
boundary temperatures 51
Annex G(informative) Assessment of surface condensation 54
0.0
Ill
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ISO 10211=1:1995(E)
Fore word
The text of EN ISO 1021 1-l : 1995 has been prepared by Technical Committee CEN/TC 89
“Thermal Performance of buildings and building components” in collaboration with ISO/TC 163
“Thermal insulation” .
This European Standard shall be given the Status of a National Standard, either by publicatiori
of an identical text or by endorsement, at the latest by February 1996, and conflicting national
Standards shall be withdrawn at the latest by February 1996.
According to CEN/CENELEC Internal Regulations, the following countries are bound to implement
this European Standard: Austria, Belgium, Denmark, Finland, France, Germany, Greece, lceland,
Ireland, Italy, Luxembourg, Netherlands, Norway, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the
United Kingdom.
Introduction
Thermal bridges, which in general occur at any junction between building components or
where the building structure changes composition, have two consequences:
a) a Change in heat flow rate
and
b) a Change in internal surface temperature
compared with those of the unbridged structure.
Although similar calculation procedures are used, the procedures are not identical for the
calculation of heat flows and of surface temperatures.
Usuallv a thermal bridge gives rise to 3-dimensional or 2-dimensional heat flows, which
tan beprecisely determined using detailed numerical calculation methods as described in
this Standard. These are termed “Class A” methods. and Part 1 of this Standard lays down
criteria which have to be satisfied in Order that a method tan be described as being “Class
A ” .
In manv applications numerical calculations which are based on a 2-dimensional
representation of the heat flows provide results with an adequate accuracy. These are
termed “Class B” methods.
Part 2 of this Standard lavs down criteria for the calculation of linear thermal bridges
M
which have to be satisfied in Order that the calculation method tan be described as beirigg
“Class B”.
Other less precise but much simpler methods. which are not based on numerical calculation
may provide adequate assessment of the additional heat loss caused by thermal bridges.
Simplified methods are given in prEN ISO 14683. Thermal bridges in building
constructions - Linear thermal transmittance - Simplified methods and design values
(ISO/DIS 14683: 1995).
iv
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0 ISO
ISO 10211=1:1995(E)
1 Scope
Part 1 of this Standard sets out the specifications on a 3-D and 2-D geometrical model of a
thermal bridge for the numerical calculation of:
- heat flows in Order to assess the Overall heat loss from a building;
minimum surface temperatures in Order to assess the risk of surface condensation.
These specifications include the geometrical boundaries and subdivisions of the model, the
thermal boundary conditions and the thermal values and relationships to be used.
The Standard is based upon the following assumptions:
- steady-state conditions apply;
- all physical properties are independent of temperature;
- there are no heat sources within the building element.
It may also be used for the derivation of linear and Point thermal transmittances and of
surface temperature factors.
2 Normative references
This Standard incorporates by dated and undated reference, provisions from other
publications. These normative references are cited at the appropriate places in the text and
the publications are listed hereafter. For dated references, subsequent amendments to or
revisions of any of these publications apply to this Standard only when incorporated in it
by amendment or revision. For undated references the latest edition of the publication
referred to applies.
ISO 7345 Thermal insulation - Physical quantities and definitions
prEN 673 Thermal insulation of glazing - Calculation rules for determining the
steady state thermal transmittance of glazing
prEN ISO 6946-1 Building components and building elements - Thermal resistance and
thermal transmittance - Calculation method
prEN ISO 10456 Thermal insulation -
Building materials and products - Determination of
declared and design values
prEN ISO 13789 Thermal Performance of buildings
- Specific transmission heat loss -
Calculation method
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ISO 10211=1:1995(E)
3 Definitions and Symbols
3.1 Def initions
For the purposes of this Standard, the definitions of ISO 7345 and the following
definitions apply:
3.1.1 thermal bridge: Part of the building envelope where the otherwise uniform
thermal resistance is significantly changed by:
a) full or partial Penetration of the building envelope by materials with a
different thermal conductivity
and/or
b) a Change in thickness of the fabric
and/or
c) a differente between internal and external areas, such as occur at
wall/floor/ceiling junctions.
3.1.2 3-D geometrical modei: Geometrical model, deduced from building Plans,
such that for each of the orthogonal axes, the Cross section perpendicular to that
axis changes within the boundary of the model (see figure 1).
3.1.3 3-D flanking element: Part of the 3-D geometrical model which, when
considered in isolation, tan be represented by a 2-D geometrical model (see
figure 1 and 2).
3.1.4 3-D central element: Part of the 3-D geometrical model which is not a 3-D
flanking element (see figure 1).
3.1.5 2-D geometrical model: Geometrical model deduced from building Plans,
such that for one of the orthogonal axes, the Cross-section perpendicular to that
axis does not Change within the boundaries of the model (see figure 2).
NOTE: A 2-D geometrical model is used for two-dimensional calculations.
3.1.6 construction planes: Planes in the 3-D or 2-D model which separate:
- different materials;
- the geometrical model from the remainder of the construction;
- the flanking elements from the central element.
(see figure 3).
3.1.7 tut-off planes: Those construction planes that are boundaries to the 3-D
model or 2-D model by separating the model from the remainder of the
construction (see figure 3).
2
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F2
F3
Figure 1: 3-D model with five 3-D flanking elements and one 3-D
central element- Fl to F5 have constant Cross-sections
perpendicular to at least one axis. C is the remaining part
F2 F4
F3
Figure 2: The cross sections of the flanking elements in a 3-D
model tan be treated as 2-D models. F2 to F5 refer to figure 1.
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Figure 3: Example of a 3-D model showing construction planes.
C, are construction planes perpendicular to the x-axis
C, are construction planes perpendicular to the y-axis
C, are construction planes perpendicular to the z-axis
Cut-Off planes are indicated with enlarged arrows. Planes that
separate flanking elements from the central element are encircled.
3.1.8 auxiliary planes: Planes which, in addition to the construction planes,
divide the geometrical model into a number of cells.
3.1.9 quasi-homogeneous layer: Layer which consists of two or more materials
with different thermal conductivities, but which tan be considered as a
homogeneous layer with an effective thermal conductivity (see figure 4).
Figure 4: Example of a minor Point thermal bridge giving rise to
3-dimensional heat flow, which is incorporated into a
quasi-homogeneous layer
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
-
1
0 ISO
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Differente between the internal air
3.1.10 temperature differente ratio, cRSi:
temperature and the temperature of the internal surface, divided by the
differente between the internal air temperature and the external air temperature,
calculated with a surface resistance Rsi at the internal surface.
3.1 .l 1 temperature factor at the internal surface, fRsi: Differente between the
temperature of the internal surface and the external air temperature, divided by
the differente between the internal air temperature and the external air
temperature, calculated with a surface resistance Rsi at the internal surface.
NOTE: fRsi = 1 -
3.1.12 temperature weighting factor, g: Factor which states the relative
influence of the air temperatures of the thermal environments upon the surface
temperature at the Point under consideration.
3.1.13 external reference temperature: External air temperature, assuming that
the sky is completely overcast.
3.1.14 internal reference temperature:
(a) Dry resultant temperature in the room under consideration.
(b) Mean value of the internal air temperature in the room under
consideration.
NOTE 1: (a) is used when calculating heat flows in Order to assess the
Overall heat loss and (b) is used when calculating surface temperatures in
Order to assess the risk of surface condensation.
NOTE 2: For calculation purposes the reference temperature is considered to
be uniform throughout the internal environment.
3.1 .15 dry resultant temperature: The arithmetic mean value of the internal air
temperature and the mean radiant temperature of all surfaces surrounding the
internal environment.
3.1.16 thermal coupling coefficient, Lij: Heat flow per unit temperature
I
differente between two environments i,j which are thermally con iected by the
construction under consideration.
3.1 .17 linear thermal transmittance, W Correction term for the
inear influence
coeffic
of a thermal bridge when calculating the thermal coupling ent L from 1-D
calculations.
3.1 .18 Point thermal transmittance, x: Correction term for the Point influence
of a thermal bridge when calculating the thermal coupling coefficient L from 1-D
calculations.
5
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OS0 10211=1:1995(E)
3.2 Symbols and units
Symbol Physical quantity Unit
A area m2
H height m
L thermal coupling coefficient WK
R thermal resistance m2-KIW
R external surface resistance m2-KIW
Sb
R internal surface resistance m2aK/W
sr’
T thermodynamic temperature K
lJ thermal transmittance W/(m2-K)
V volume
m3
b width
m
d thickness m
f temperature factor at the internal surface
Rd
temperature weighting factor
9
h heat transfer coefficient
W/(m2*K)
I length m
density of heat flow rate W/m2
9
0
8 Celsius temperature
C
fm temperature differente
K
A thermal conductivity
W/(maK)
temperature differente ratio
c
Rsi
heat flow rate W
@
Point thermal transmittance
WIK
X
w linear thermal transmittance
Wl(m-K)
List of subscripts
cav cavity
dewpoint
dP
e exterior
i
interior
I Linear
min minimum
S surface
6
---------------------- Page: 10 ----------------------
1
@ ISO
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4 Principles
The temperature distribution in and the heat flow through a construction tan be
calculated if the boundary conditions and constructional details are known. For
this purpose, the geometrical model is divided into a number of adjacent material
cells, each with a homogeneous thermal conductivity. The criteria which shall be
met when constructing the model are given in clause 5.
In clause 6 instructions are given for the determination of the values of thermal
conductivity and boundary conditions.
The temperature distribution is determined either by means of an iterative
calculation or by a direct Solution technique, after which the temperature
distribution within the material cells is determined by interpolation.
The calculation rules and the method of determining the temperature distribution
are described in clause 7.
NOTE: Some of the following clauses contain differentes between the
calculation of surface temperatures and the calculation of heat flows; the
differentes are given in tables 1, 3 and 4.
5
Modelling of the construction
5.1 Rules for modelling
lt is not usually feasible to model a complete building using a Single geometrical
model. In most cases the building may be partitioned into several Parts (including
the subsoil where appropriate) by using tut-off planes. This partitioning shall be
performed in such a way that any differentes in calculation result between the
partitioned building and the building when treated as a whole is avoided.
This partitioning into several geometrical models is achieved by choosing suitable
tut-off planes.
5.1 .l Cut-Off planes of the geometrical model
The geometrical model includes the central element(s), the flanking elements and
where appropriate the subsoil. The geometrical model is delimited by tut-off
planes.
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@ ISO
Cut-Off planes shall be positioned as follows:
- at a symmetry plane if this is less than 1 m from the central element (see
figure 5);
- at least 1 m from the central element if there is no nearer symmetry plane;
- in the subsoi I according to table 1.
NOTE: If the re is more than one thermal bridge present in the geometrical
model, the calculated surface temperature at the central element of the
second thermal bridge is only correct if the second thermal bridge is at a
distance of at least 1 m from the nearest tut-off plane (see figure 6), unless
the tut-off plane is a symmetry plane.
Dimensions in mm
Figure 5: Symmetry planes which tan be used as tut-off planes
---------------------- Page: 12 ----------------------
0 ISO
ISO 10211=1:1995(E)
Dimensions in mm
Figure 6: Two thermal bridges A and B in the Same modeLThe thermal
bridge nearest to the tut-off planes does not fulfil the condition of
being at least 1 m from a tut-off plane (left). This difficulty is
avoided by extending the model in two directions (right)
Table 1: Location of tut-off planes in the subsoil
(foundations, ground floors, basements)
Distance to centrai element in metres
Direction Purpose of the calculation
Surface temperatures, heat flow, see
see figure 7a figure 7b
/
i
I
11 at least 1 m
1 Horizontal inside the building 0,5 b
Horizontal outside the building Same distance as
2,5 b
inside the building
Il
Vertical below ground level 3m
2,5 b
I ll I I
Vertical below floor level (see Note) 1 m
I ll I I
where:
b is the width (the smaller dimension) of the ground floor in
metres.
NOTE: This value applies only if the level of the floor under consideration is
more than 2 m below the ground level.
9
---------------------- Page: 13 ----------------------
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0 ISO
Dimensions in mm
2 sb
9
I
I
1
/
/
/
/
/
/
I
/
/
/
/
Figure 7b: Soil dimensions -
Figure 7a: Soil dimensions -
calculation of heat flow
calculation of surface temperatures
5.1.2 Adjustments to dimensions
Adjustments to the dimensions of the geometrical model with respect to the
actual geometry are allowed if they have no significant influence on the result of
the calculation; this tan be assumed if the conditions in 5.2.1 are satisfied.
5.1.3 Auxiliary planes
The number of auxiliary planes in the model shall be such that adding more
auxiliary planes does not Change the temperature differente ratios cRsi by more
than 0,005 (sec also A.2).
10
---------------------- Page: 14 ----------------------
1
@ ISO
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NOTE: A guideline for fulfilling this requirement in many cases is (see figure
.
.
84
The distances between adjacent parallel planes should not exceed the
following values:
- within the central element 25 mm
- within the flanking elements, measured from the construction plane which
separates the central element from the flanking element:
2000 and 4000 mm.
25, 25, 50, 50, 50, 100, 200, 500, 1000,
I dimensions (e.g. window
For constructions with indentations of sma
profiles) a finer subdivision will be needed see figure 8b).
Dimensions in mm
/
\
*.
‘.
‘l
. .
-\
.
Figure 8a: Example of construction planes supplemented with auxiliary planes
11
---------------------- Page: 15 ----------------------
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@ ISO
indicates construction planes
indicates auxiliary planes
Figure 8b: Example of construction planes and auxiliary planes
in the 2-D geometrical model of a window frame
5.1.4 Quasi-homogeneous layers and materials
In a geometrical model materials with different thermal conductivities may be
replaced by a material with a Single thermal conductivity if the conditions in
5.2.2 are satisfied.
NOTE: Examples are joints in masonry, wall-ties in thermally insulated
cavities, screws in wooden laths, roof tiles and the associated air cavity and
tile battens.
5.2 Conditions for simplif ying the geome trical model
Calculation results obtained from a geometrical model with no simplifications
shall have precedence over those obtained from a geometrical model with
simplifications.
The following adjustments tan be made.
NOTE: This is important when the results of a calculation are close to any
required value.
12
*1
:’
lit
$i
‘>i
f
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0 ISO
ISO 10211=1~1995(E)
5.2.1 Conditions for adjusting dimensions to simplify the geometrical model
Adjustment to the dimensions may be made only to materials with thermal
conductivity less than 3 W/(m*K).
a) Change in the location of the surface of a block of material adjacent to the
internal or external surface of the geometrical model (see figure 9):
the local adjustment d,,,, to the location of surfaces which are not flat,
relative to the mean location of the surface, shall not exceed:
d
corr = 40, A
where:
d corr is the local adjustment perpendicular to the mean location of the
internal or external surface;
R cOrr is equal to 0,03 m2 l K/W;
A is the thermal conductivity of the material in question.
NOTE: Examples are inclined surfaces, rounded edges and profiled surfaces,
such as roof tiles.
v LA~II sockel
d
l\
Figure 9: Change in the location of the internai or externai surface
13
---------------------- Page: 17 ----------------------
ISO 10211=1:1995(E)
b) Change in the interface of two regions of different material:
- the relocation of the interface shall take place in a direction perpendicular to
the internal surface;
- the relocation of the interface shall be such that the material with the lower
thermal conductivity is replaced by the material with the higher thermal
conductivity (see figure 10).
NOTE: Examples are recesses for sealing Strips, kit joints, adjusting blocks,
wall sockets, inclined surfaces and other connecting details.
b d
a
simplifications
com bination
1
Thermal Simplification
Material
1
block conductivity
b C d
a
,
I
x1 > x,
XI ’ x3 XI < x, XI < x2
1 XI
2
L
3
x3 ’ x2 x3 ’ x2 x3 < x2
Jh
*
1
Figure 10: Four possibilities for relocating the interface between three
material blocks, depending on the ratio of their thermal conductivities
14
---------------------- Page: 18 ----------------------
ISO 1021 l-1:1995(E)
c) Neglecting thin Ia yers:
- layers with a thickness of not more than 1 mm may be ignored;
NOTE: Examples are non-metal membranes which resist the passage of
moisture or water vapour.
d) Neg/ecting appendages attached to the outside surface:
- components of the building which have been attached to the outside surface
(i.e. attached at discrete points).
NOTE: Examples are rainwater gutters and discharge pipes.
5.2.2 Conditions for using quasi-homogeneous material layers to simplify the
geometrical model
The following conditions for incorporating minor linear and Point thermal bridges
into a quasi-homogeneous layer apply in all cases:
- the layers of material in question are located in a part of the construction
which, after simplification, becomes a flanking element;
- the thermal conductivity of the quasi-homogeneous layer after simplification
is not more than IJ5 times the lowest thermal conductivity of the materials
present in the layer before simplification.
a) Calcula tion of the thermal coupling coefficient L
The thermal conductivity of the quasi-homogeneous layer shall be calculated
according to equation (1):
d
h/ -
(1)
Cl;
A
-- -i
R R c
si - se -
A.
L -i
where:
/
A is the effective thermal conductivity of the quasi-homogeneous layer;
d is the thickness of the thermally inhomogeneous layer;
A is the area of the building component;
L is the thermal coupling coefficient of the building component
determined by a 2-D or 3-D calculation;
d are the thicknesses of the homogeneous layers which are part of the
i
construction;
A are the thermal conductivities of these homogeneous layers.
i
15
---------------------- Page: 19 ----------------------
ISO 10211=1:1995(E)
@ ISO
NOTE: The use of equation (1) is appropriate if a number of identical minor
thermal bridges are present (wall-ties, joints in masonry, hollow blocks
etc.). The calculation of L tan be restricted to a basic area which is
representative of the inhomogeneous layer. For instance a cavity wall with 4
wall-ties per Square metre tan be represented by a basic area of 0,25 m2
with one wall-tie.
b) Calculation of the internal surface temperature and the linear thermal
transmittance W or the Point thermal transmittance x (see annex C)
The thermal conductivity of the quasi-homogeneous layer may be taken as:
(AA + . . . . . + An/&)
=
/1/
+ . . . . . . +
(A, 42)
where:
A’ is the effective thermal conductivity of the quasi-homogeneous
layer;
A l . A are the thermal conductivities of the constituent materials;
0 n
A . . A are the areas of the constituent materials measured in the plane of
0 fl
the layer;
provided that:
- the thermal bridges in the layer under consideration are at or nearly at right
angles to the internal or external surface of the constructions and penetrate
the layer over its entire thickness;
- the thermal resistance (surface to surface) of the construction after
simplification is at least 1 ,5 (m2 l K)/W;
- the conditions of at least one of the groups stated in table 2 are met (see
figure 11).
16
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ISO 10211=1:1995(E)
Table 2: Specific conditions for incorporating linear or Point
thermal bridges in a quasi-homogeneous layer
A R
Group (sec
tb At, Rcl t,i Ai di
m2 m2-K/W m2-KIW W/tm*K) m
figure 11) W/(m*K)
< 0,05.1,, 2 0,5
1 5 1,5
2 >3 5 30 x 10-6 5 0,5
2 30 x 1 o-6 > 0,5 2 0,5
3 >3
< 0,5
4 >3 5 30 x 10-6 > 0,5 2 0,5 2 0,l
where:
Atb is the thermal conductivity of the thermal bridge to be incorporated
in the quasi-homogeneous layer;
is the area of the Cross section of the thermal bridge;
A
tb
/tb is the length of a linear thermal bridge;
R is the thermal resistance of the layer without the presence of the
0
Point thermal bridge;
R is the total thermal resistance of the layers between the quasi-
t,i
homogeneous layer considered and the internal surface;
A is the thermal conductivity of the material layer between the
i
quasi-homogeneous layer considered and the internal surface with
the highest value of Ai times di;
d is the thickness of the Same layer.
i
NOTE: Group 1 includes linear thermal bridges. Examples are joints in
masonry, wooden battens in air cavities or in insulated cavities of
minor thickness.
Group 2 includes such items as wall-ties insofar as they are fitted in
masonry or concrete or are located in an air cavity, as weil as nails and
screws in layers of material or Strips with the indicated maximum
thermal resistance.
Groups 3 and 4 include such items as cavity ties insofar as they
penetrate an insulation layer which has a higher thermal resistance
than that indicated for group 2. The inner leaf must then have thermal
properties which sufficiently Iimit the influence of the thermal bridge
on the internal surface temperature. This may be the case if the inner
leaf has a sufficient thermal resistance (group 3) or the thermal
conductivity of the inner leaf is such that the heat flow through the
cavity ties is adequately distributed over the internal surface; most
masonry or concrete inner leaves are examples of group 4.
Calculation examples are given in annex D.
17
---------------------- Page: 21 ----------------------
ISO 10211=1:1995(E)
@ ISO
R,, OS
R,, 0s
1 ( 1 <
Group 1
Group 2
.
0
f
,dr,i ,&,i ,
s
1 1
Group 3
Group 4
Figure 11 : Specific conditions for incorporating linear and Point thermal
bridges in a quasi-homogeneous layer for the groups given in table 2
18
---------------------- Page: 22 ----------------------
1
l
0 ISO
ISO 10211=1:1995(E)
6 Calculation values
6.1 Given calcula tion values
Use the values given in this subclause unless non-Standard values are justified
for a particular Situation.
NOTE: Non-Standard values may be justified by local conditions (e.g.
established temperature distributions in the ground) or by specific material
properties (e.g. the effect of a low emissivity coating on the surface
resistance).
6.1.1 Thermal conductivities of materials
The design values of thermal conductivities of building materials and products
should either be calculated according to prEN 30456 or taken from tabulated
values.
The thermal conductivity of soil tan be taken as 2,0 W/(mK)
NOTE: Other values for the thermal conductivity of the soil may be used if
information on the local seit condition is avaitable. See prEN 1190.
6.1 .2 Surface resistances
The values according to table 3 shall be apptied.
For heat flow calculations the value of ßsi is related to the internal mean dry
resultant temperature.
For the calcutation of surface temperatures the value of ß,i is related to the mean
internal air temperature, but shall take account of the non-uniform air
temperature due to thermal stratification and the non-uniform radiant
temperature that exists in edges and corners.
NOTE: When calculating the surface temperature, the following values for
the internal surface resistance are recommended:
Glazing: 0,13 m2mK/W
Upper half of the room: 0,25 m2aK/W
Lower half of the room: 0,35 m2mK/W
The value of R,i = 0,50 m2eK/W is recommended if significant thermal
shielding by objects such as furniture may occur. See annex E.
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
10211-1
Première édition
1995-08-I 5
Ponts thermiques dans le bâtiment - Flux
de chaleur et températures superficielles -
Partie 1:
Méthodes générales de calcul
Thermal bridges in building construction - Heat flows and surface
tempera tures -
Part 7: General calculation methods
Numéro de référence
ISO 1021 l-l :1995(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 10211-1:1995(F)
Avant-propos
IL’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’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 gouver-
nementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. LIS0
collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale
(CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
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.
La Norme internationale ISO 10211-1 a été élaborée par le Comité
européen de normalisation (CEN) en collaboration avec le comité
technique ISO/TC 163, Isolation thermique, sous-comité SC 2, Méthodes
de calcul. conformément à l’Accord de coopération technique entre I’ISO
et le CEN (Accord de Vienne).
L’ISO 1021 lcomprend la partie suivante, présentée sous le titre général
Ponts thermiques dans le bâtiment - Flux de chaleur et températures
superficielles:
Partie 7: Méthodes générales de calcul
La partie suivante est en préparation:
Partie 2: Calcul de ponts thermiques linéaires
Les Annexes A, B et C font partie intégrante de la présente partie de
I’ISO 10211. Les annexes D, E, F et G sont données uniquement à titre
d’information.
0 ISO 1995
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun
procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans
l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-1 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
@ ISO
ISO 10211=1:19~5(F)
SOMMAIRE
iv
Avant propos
iv
Introduction
1
1 Domaine d’application
1
2 Références normatives
Définitions et symboles 2
3
7
4 Principes
7
5 Modélisation de la construction
7
51 . Règles de modélisation
Conditions de simplification du modèle géométrique 12
52 .
19
6 Valeurs de calcul
Valeurs de calcul données 19
61 .
Méthodes de détermination des valeurs de calcul 20
62 .
21
7 Méthode de calcul
21
71 . Règles de calcul
72 . Détermination du coefficient de couplage thermique
et des flux thermiques
73 . Détermination de la température superficielle
24
intérieure
26
8 Données d’entrée et de sortie
26
81 . Données d’entrée
26
82 . Données de sortie
28
Annexe A(normative) Validation des méthodes de calcul
32
Annexe B(normative) Conductivité thermique équivalente des espaces d’air
Annexe C(normative) Détermination des transmissions thermiques linéique
36
et ponctuelle
41
Annexe D(informative) Exemples d’utilisation de couches quasi-homogènes
44
Annexe E(informative) Résistances superficielles intérieures
Annexe F(informative) Détermination des valeurs L et g pour plus de deux
1 températures aux limites 51
Annexe G(informative) Evaluation de la condensation superficielle 53
---------------------- Page: 3 ----------------------
OS0 10211-1:1995(F)
@ ISO
Avant-propos
Le texte de YEN ISO 1021 l-l :1995 a été élaboré par le Comité Technique CEN/TC 89
“Performance thermique des bâtiments des composants du bâtiment” en collaboration avec
l
l’ISO/TC 163 “Isolation thermique”. et
Cette norme européenne devra recevoir le statut de norme nationale, soit par publication d’un
au plus tard en février 1996, et toutes les normes
texte identique, soit par entérinement,
nationales en contradiction devront être retirées au plus tard en février 1996.
Selon le Règlement intérieur du CENKENELEC, les pays suivants sont tenus de mettre cette
norme européenne en application: Allemagne, Autriche,Belgique, Danemark, Espagne, Finlande,
France, Grèce, Irlande, Islande, Italie, Luxembourg, Norvège, Pays-Bas, Portugal, Royaume-Uni,
Suède et Suisse.
Introduction
Les ponts thermiques, qui surviennent en général à toute jonction entre des composants de bâtiments
ou lorsque change la composition de la structure du bâtiment, ont deux conséquences :
a) une modification du flux thermique
et
b) une modification de la température superficielle intérieure
par rapport à celles de la structure dépourvue de pont thermique.
Bien que des procédures de calcul similaires soient utilisées, celles-ci ne sont pas identiques pour le
calcul des flux et pour le calcul des températures de surface.
En général, un pont thermique occasionne des flux thermiques tridimensionnels ou bidimensionnels,
qui peuvent être déterminés avec précision en utilisant des méthodes détaillées de calcul numérique
décrites dans cette norme. Celles-ci sont désignées comme méthodes de “Classe A”, et la partie 1 de
cette Norme Européenne définit les critères qui doivent être satisfaits pour qu’une méthode puisse
être désignée comme étant de “Classe A”.
Dans beaucoup d’applications, les calculs numériques qui sont basés sur une représentation
bidimensionnelle des flux thermiques donnent des résultats avec une précision satisfaisante. Celles-ci
sont appelées méthodes de “Classe B”. La partie 2 de cette norme définit les critères pour le calcul
des ponts thermiques linéiques, qui doivent être satisfaits pour que cette méthode puisse être
désignée comme étant de “Classe B”.
D’autres méthodes moins précises, mais beaucoup plus simples, qui ne sont pas basées sur un calcul
numérique peuvent donner une évaluation suffisante de la majoration du flux thermique occasionnée
par les pont thermiques. Ces méthodes simplifiées sont données dans le prEN ISO 14683, Ponts
thermiques dans les bâtiments -
Coefficient de transmission thermique
linéique - Méthodes
simplifiées et valeurs de calcul (ISO/DIS 14683:1995).
iv
---------------------- Page: 4 ----------------------
@ ISO
ISO 10211=1:1995(F)
1 Domaine d’application
La partie 1 de cette norme établit les spécifications sur les modèles géométriques 3-D et 2-D d’un
pont thermique pour le calcul numérique :
- des flux thermiques afin d’évaluer la déperdition thermique globale d’un bâtiment.
- des températures superficielles minimales afin d’évaluer le risque de condensation
superficielle;
Ces spécifications incluent les limites du modèle géométrique et ses subdivisions, les conditions aux
limites et les valeurs thermiques qui lui sont liées .
Cette norme est basée sur les suppositions suivantes :
- conditions de régime stationnaire ;
- toutes les propriétés physiques sont indépendantes de la température ;
- absence de source de chaleur à l’intérieur de l’élément de construction.
Elle peut aussi être utilisée pour la détermination des coefficients de transmission thermique linéiques
ou ponctuels ainsi que pour les facteurs de température superficielle.
2 Références normatives
La présente Norme Européenne comporte, par référence datée ou non datée, des dispositions
d’autres publications. Ces références normatives sont citées aux endroits appropriés dans le texte et
les publications sont énumérées ci-après. Pour les références datées les amendements ou révisions
ultérieurs de l‘une quelconque de ces publications ne s’appliquent à cette norme européenne que s’ils
y ont été incorporés par amendement ou révision. Pour les références non datées, la dernière édition
de la publication à laquelle il est fait référence, s’applique.
ISO 7345 Isolation thermique - Grandeurs physique et définitions.
prEN 673 Isolation thermique des vitrages - Règles de calcul pour la détermination du
coefficient de transmission thermique, des vitrages en régime stationnaire.
prEN ISO 6946-l
Composants de bâtiment et éléments de construction - Résistance thermique et
coefficient de transmission thermique.
prEN ISO 10456 Isolation thermique - Matériaux et produits de construction - Détermination des
valeurs thermiques déclarées et utiles.
prEN ISO 13789 Performances thermiques de bâtiments -
Coefficient de déperdition par
transmission - Méthode de calcul
---------------------- Page: 5 ----------------------
SS0 102114:1995(F)
3 Définitions et symboles
3.1 Définitions
Pour les besoins de la présente norme, les définitions de I’ISO 7345 et les définitions suivantes
s’appliquent:
3.1.1 pont thermique : Partie de l’enveloppe d’un bâtiment où la résistance thermique par ailleurs
uniforme est modifiée de façon sensible par :
a) la pénétration totale ou partielle de l’enveloppe du bâtiment par des matériaux ayant une
conductivité thermique différente
et / ou
b) un changement dans l’épaisseur de la structure
et / ou
c) une différence entre les surfaces intérieure et extérieure, comme il s’en produit aux liaisons
parois/plancher/plafond.
3.1.2 modèle géométrigue 3-O : Modèle géométrique, déduit des plans d’architecture, tel que pour
chacun des axes orthogonaux, la coupe perpendiculaire à cet axe change d’une limite à l’autre du
modèle (voir figure 1).
3.1.3 é/ément latéral 3-D : Partie du modèle géométrique 3-D qui, considérée séparément, peut être
représentée par un modèle géométrique 2-D (voir figures 1 et 2).
3.1.4 é/ément central 3-D : Partie d’un modèle géométrique 3-D qui n’est pas un élément latéral 3-D (voir
figure 1).
3.1.5 modèle géométrique 2-D : Modèle géométrique déduit des plans d’architecture, tel que pour
un des axes orthogonaux, la coupe perpendiculaire à cet axe ne change pas dans les limites du
modèle (voir figure 2).
NOTE : Un tel modèle géométrique 2-D est utilisé pour les calculs bidimensionnels.
3.1.6 plans de construction : Plans dans le modèle 3-D ou 2-D qui séparent :
- différents matériaux,
- le modèle géométrique du reste de la construction,
- les éléments latéraux de l’élément central (voir figure 3).
3.1.7 plans de coupe : Ce sont les plans de construction qui sont des limites au modèle 3-D ou 2-D
en séparant le modèle du reste de la construction (voir figure 3).
---------------------- Page: 6 ----------------------
@ ISO
ISO 102114:1995(F)
F3
Figure 1 : Modèle 3-D avec cinq éléments latéraux 3-D et un élément central 3-D. FI à F5 ont des coupes
transversales constantes perpendiculaires à au moins un axe. C est la partie restante.
F2 F4
F3
Figure 2 : Les coupes transversales aux éléments latéraux d’un modéle 3-D peuvent être traitées par un .
modèle 2-D. F2 à FS font référence à la figure 1.
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SS0 102114:1995(F)
Figure 3: Example de modèle 3-D montrant les plans de construction.
C, sont les plans de construction perpendiculaires à l’axe des x
C, sont les plans de construction perpendiculaires à l’axe des y
C, sont les plans de construction perpendiculaires à l’axe des z
Les plans de coupe sont indiqués par des flèches agrandies
Les plans séparant les éléments latéraux de l’élément central dont entourés.
3.1.8 plans auxilr’aires : Plans qui, en plus des plans de construction, divisent le modèle géométrique
en un certain nombre de cellules.
3.1.9 couche quasi-homogène : Couche qui consiste en deux matériaux ou plus ayant des
conductivités thermiques différentes, mais qui peut être considérée comme une couche homogène
avec une conductivité thermique équivalente (voir figure 4).
Figure 4 : Exemple de pont thermique ponctuel mineur donnant une majoration du flux de chaleur tri-
dimensionnel et qui est incorporé dans une couche quasi-homogène.
---------------------- Page: 8 ----------------------
@ ISO ISO 10211=1:1995(F)
Différence entre la température de l’air intérieur et la
3.1 .l 0 rapport d’écart de température, cRsi. :
température de la face intérieure, divisée par la différence entre la température de l’air intérieur et la
température de l’air extérieur, calculée avec une résistance superficielle intérieure RSi.
Différence entre la température de la
3.1 .l 1 facteur de température à la surface intérieure, fRsi :
face intérieure et la température de l’air extérieur, divisée par la différence entre la température de
l’air intérieur et la température de l’air extérieur, calculée avec une résistance superficielle intérieure
R
si’
NOTE : : fRsi = l-c,,i
Facteurs qui fixent l’influence relative des
3.1.12 facteurs de pondération de température, g :
températures d’air des ambiances thermiques adjacentes sur la température superficielle au point
étudié.
3.1 A3 Température extérieure de référence : Température de l’air extérieur en supposant que le
ciel est complètement couvert.
3.1 .14 température intérieure de référence :
a) température résultante sèche dans la pièce considérée.
b) valeur moyenne de la température de l’air intérieur dans la pièce considérée.
NOTE 1 : a) est utilisée pour le calcul des flux thermiques en vue d’évaluer les déperditions
calorifiques globales, et b) est utilisée pour le calcul des températures superficielles en vue
d’évaluer le risque de condensation superficielle.
NOTE 2 : Pour les besoins du calcul, la température de référence est supposée uniforme
dans toute l’ambiance intérieure.
3.1 .15 température résultante sèche : Valeur moyenne arithmétique de la température de l’air
intérieur et de la température radiante moyenne de toutes les surfaces entourant l’ambiance
intérieure.
Flux thermique par degré d’écart de température
3.1.16 coefficient de couplage thermique, L(i,j) :
entre deux ambiances i,i qui sont thermiquement reliées par l’ouvrage considéré.
3.1 .17 coefficient linéique de transmission thermique, v : Terme correctif pour l’influence linéique
d’un pont thermique lors du calcul du coefficient de couplage thermique L à partir de calculs
unidimensionnels.
3.1.18 coefficient ponctuel de transmission thermique, x : Terme correctif pour l’influence
ponctuelle d’un pont thermique lors du calcul du coefficient de couplage thermique L à partir de
calculs unidimensionnels.
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 10211-1:1995(F)
@ KO
3.2 Symboles et unités
Symbole Grandeurs physiques Unité
m*
A Surface
H Hauteur m
Coefficient de couplage thermique WIK
L
(m*K)NV
R Résistance thermique
(m**K)NV
R Résistance superficielle extérieure
se
(m*K)/W
R Résistance superficielle intérieure
si
K
T Température thermodynamique
W/(m*-K)
U Coefficient de transmission thermique
V Volume m3
b Largeur m
Epaisseur
d
Facteur de température à la surface intérieure
fRsi
Facteur de pondération de température
9
h Coefficient d’échange thermique1 W/(m*-K)
I Longueur
Densité de flux thermique W/m*
9
0
8 Température en degrés celsius C
Ecart de température K
A0
Conductivité thermique W/(m=K)
h
Rapport d’écart de température
CRsi
Flux thermique W
a
Coefficient ponctuel de transmission thermique WIK
x
Coefficient linéique de transmission thermique
W/(mK)
‘V
Liste des indices
cav cavité
point de rosée
dP
e extérieur
i intérieur
I linéique
min minimum
S surface
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@ ISO
ISO 102114:1995(F)
4 Principe
La répartition de la fempérafwe dans une construction et le flux fhermique qui la traverse peuvent
être calculés si les conditions aux limites et les détails de construction sont connus. A cet effet, le
modèle géométrique est divisé en un certain nombre de cellules de matériau adjacentes, chacune
ayant une conductivité thermique homogène. Les critères qui doivent être respectés lors de la
préparation du modèle sont donnés en 5.
Dans la partie 6, des instructions sont données pour déterminer les valeurs de la conductivité
thermique et les conditions aux limites.
La répartition de la température est déterminée soit au moyen d’un calcul itératif, soit par une
technique de résolution directe, après quoi la répartition de la température dans les cellules de
matériau est déterminée par interpolation.
Les règles de calcul et la méthode de détermination de la répartition de température sont exposées
en 7.
NOTE : Quelques uns des articles suivants contiennent des différences entre le calcul des
températures superficielles et le ctiiul des flux thermiques ; les différences sont données
aux tableaux 1 3 et 4.
5 Modélisation de la construction
5.1 Règles de mod6lisation
II n’est généralement pas réalisable de modéliser un bâtiment complet en utilisant un seul modèle
géométrique. Dans la plupart des cas, le bâtiment peut être divisé en plusieurs parties (y compris le
sol des fondations, le cas échéant) à l’aide de plans de coupe. Cette division doit être effectuée de
telle manière qu’aucune différence n’existe entre le résultat du calcul sur les parties séparées du
bâtiment et le bâtiment traité dans son ensemble.
Cette séparation en plusieurs modèles géométriques est obtenue en choisissant des plans de coupe
appropriés.
5.1 .l Plans de coupe du modèle géométrique
Le modèle géométrique se compose de (des) l’élément (s) central et des éléments latéraux, et si
nécessaire du sous-sol.
Le modèle géométrique est limité par des plans de coupe.
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 10211-1:1995(F)
Les plans de coupe doivent être choisis comme suit :
- sur un plan de symétrie si celui-ci est à moins de 1 m de l’élément central (voir figure 5) ;
- à au moins 1 m de l’élément central s’il n’existe pas de plan de symétrie à proximité ;
- suivant les indications du tableau 1, dans le sous-sol.
NOTE : S’il existe plus d’un pont thermique dans le modèle géométrique, la température de
surface calculée pour l’élément central du second pont thermique, n’est correcte que si ce
dernier est à une distance d’au moins 1 m du plan de coupe le plus proche (voir figure 6), à
moins que le plan de coupe ne soit un plan de symétrie.
Dimensions en mm
I
IA
4 000 1 4000
1
I .
2 * v .
1 1
l
I
I
I
I
u
Figure 5 : Plans de symétrie pouvant être utilisés comme plans de coupe
---------------------- Page: 12 ----------------------
@ ISO ISO 10211-1:1995(F)
Dimensions en mm
Figure 6 : Deux ponts thermiques A et B dans le même modèle. Le pont thermique le plus
proche des plans de coupe ne remplit pas la condition d’être à au moins 1 m d’un
plan de coupe (à gauche). Cette difficulté est évitée en agrandissant le modèle
dans deux directions (à droite).
Tableau 1 : Emplacement des plans de coupe dans le sous-sol
(fondations, planchers sur terre plein, sous-sols).
Distance de IWment central en métres
Objet du calcul
Température
Direction superficielle Flux de chaleur
voir figure 7a voir figure 7b
Horizontale intérieure au bâtiment au moins 1 m 0,5 b
I
I
même distance
Horizontale extérieure au bâtiment qu’à l’intérieur du 2,5 b
bâtiment
Verticale en dessous du niveau du sol 3m 23 b
I--- I
Verticale en dessous du niveau du
plancher (voir note)
où : b est la largeur (la plus petite dimension) du plancher sur terre plein en mètres.
NOTE : Cette valeur s’applique seulement si le niveau du plancher considéré est à plus de 2
m en dessous du niveau du sol.
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 10211-1:1995(F)
@ ISO ’
Dimensions en mm
Figure 7a : Dimensions du sol. Figure 7b : Dimensions du sol.
Calcul des températures Calcul des flux de chaleur.
surpetficielles.
5.12 Ajustements dimensionnels
Des ajustements dimensionnels du modèle géométrique par rapport à la réalité physique sont admis
s‘ils n’ont pas d’influente significative sur le résultat des calculs; c’est ce qu’on peut supposer si les
conditions indiquées en 5.2.1. sont satisfaites.
5.1.3 Plans auxiliaires
Le nombre de plans auxiliaires dans le modèle doit être tel que le fait d’en ajouter d’autres ne change
pas les rapports d’écart de température
10
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ISO 10211-1:1995(F)
NOTE : Voici une méthode permettant de respecter cette exigence dans de nombreux cas
(voir figure 8a) :
Les distances entre des plans parallèles adjacents ne doivent normalement pas dépasser
les valeurs suivantes :
- dans l’élément central : 25 mm,
- dans les éléments latéraux, en mesurant à partir du plan de construction qui sépare
l’élément central de l’élément latéral : 25, 25, 50, 50, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000
et 4000 mm.
Pour les constructions avec des découpages de petites dimensions (par exemple les
profilés de fenêtre), une discrétisation plus fine sera nécessaire (voir figure 8b).
Dimensions en mm
Figure 8a : Exemple de plans de construction complétés par des plans auxiliaires
11
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ISO 10211-1:1995(F)
@ ISO
Dkmnsansenmm
indique les plans de construction
indique les plans auxiliaires
Figure 8b : Exemple de plans de construction et de plans auxiliaires dans un modele géométrique 2-D
d’un profilé de menuiserie.
5.1.4 Couches et matériaux quasi-homogènes
Dans un modèle géométrique, il est admis de remplacer des matériaux ayant des conductivités
thermiques différentes par un matériau ayant une seule conductivité thermique si les conditions
indiquées en 5.2.2 sont remplies.
NOTE : Citons comme exemples, les joints de maçonnerie, les ancrages dans les cavités
thermiquement isolées, les vis dans les lattes en bois, les toitures en tuiles avec la lame
d’air et les liteaux associés.
5.2 Conditions de simplification du modéle géom&rique
Les résultats de calcul obtenus à partir d’un modèle géométrique sans simplifications ont priorité sur
ceux obtenus à partir d’un modèle géométrique simplifié.
Les ajustements suivants peuvent être effectués.
NOTE : Ceci est important quand les résultats d’un calcul donnent des valeurs proches
d’une valeur exigée.
12
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@ ISO
ISO 10211=1:1995(F)
5.2.1 Conditions d’ajustements dimensionnels pour simplifier le modèle géométrique.
L’ajustement des dimensions ne peut être fait que pour les matériaux ayant des conductivités
thermiques inférieures à 3 W/(mX).
a) Changement dans /‘emplacement de la sutiace d’un bloc de matériau adjacent à la face intérieure
ou extérieure du modèle géométrique (voir figure 9) :
corr de l’emplacement des surfaces non planes, relative à la position moyenne
La correction locale d
de surface ne devra pas excéder :
d R h
corr = cou
où :
d est l’ajustement local perpendiculaire à la position moyenne de la surface intérieure
corr
ou extérieure.
est égal à 0,03 m*KM/,
R
corr
est la conductivité thermique du matériau en question.
h
NOTE : Citons pour exemples, les surfaces inclinées, les angles arrondis et les profilés de
surface, comme les tuiles de toiture.
.
Figure 9 : Changement dans l’emplacement de la surface intérieure ou extérieure.
13
---------------------- Page: 17 ----------------------
ISO 10211-1:1995(F) @ ISO
b) Changement à l’interface de deux parties à matériaux différents :
- le déplacement de l’interface doit se faire dans le sens perpendiculaire à la surface intérieure ;
- le déplacement de l’interface doit se faire de telle sorte que le matériau ayant la plus faible
conductivité thermique soit remplacé par le matériau ayant la plus grande conductivité thermique
(voir figure 10).
NOTE : Citons pour exemples, les rainures pour les bandes d’étanchéité, les joints en kit,
les blocs d’ajustage, les prises murales, les surfaces inclinées et autres détails de liaison.
b C
a d
simplifications
combinaison
Simplifications
Bloc Conductivité
de matériau thermique
C d
a b
1 h
QA2 VA3 VA3 eh,
1
2
h2
3
'3"2 '3"2 ',
h3
Figure 10 : Quatre possibilités pour replacer l’interface entre trois blocs de matériaux, en
fonction du rapport de leur conductivité thermique.
14
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@ ISO
ISO 10211=1:1995(F)
c) Omission des couches minces :
- les couches d’une épaisseur au plus égale à 1 mm peuvent être ignorées ;
NOTE : Citons pour exemples, les barrières non métalliques qui résistent au passage de
l’humidité ou de la vapeur d’eau.
d) Omission des éléments fixés en saillie sur la surface extérieure :
- composants de bâtiment qui ont été fixés à la surface extérieure (p.ex. fixés en des points
discrets).
NOTE : Citons pour exemples, les gouttières et les tuyaux de descente d’eau de pluie.
5.2.2. Conditions d’emploi des couches de matériau quasi-homogène pour simplifier le modèle
géométrique.
Les conditions suivantes pour l’incorporation des ponts thermiques linéiques et ponctuels mineurs,
dans une couche quasi-homogène s’appliquent dans tous les cas :
- les couches de matériau en question sont situées dans une partie de la construction qui,
après simplification, devient un élément latéral ;
- la conductivité thermique de la couche quasi-homogène après simplification n’est pas
supérieure à 1,5 fois la plus faible conductivité thermique des matériaux présents dans la
couche avant simplification.
a) Calcul du coefficient de couplage thermique L
La conductivité thermique de la couche quasi-homogène doit être calculée d’après l’équation (1) :
d
h’ =
(1)
d
A
i
R
c
L -Rsi- se- hi
où :
h’ est la conductivité thermique équivalente de la couche quasi-homogène,
d est l’épaisseur de la couche thermiquement non-homogène,
A est la surface du composant de bâtiment,
L est le coefficient de couplage thermique du composant de bâtiment déterminé par un calcul
bidimensionnel ou tridimensionnel,
épaisseurs des couches homogènes qui font partie de la construction,
d sont les
j
hj sont les conductivités thermiques de ces couches homogènes,
15
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ISO 10211-1:1995(F)
@ ISO
NOTE : L’utilisation de la formule (1) convient en présence d’un grand nombre de ponts
thermiques mineurs identiques (ancrages muraux, joints de maçonnerie, blocs creux etc.).
Le calcul de L peut être limité à une surface de base qui est représentative de la couche
non-homogène. Par exemple, un mur creux avec 4 ancrages par m* peut être représenté
par une surface de base de 0,25 m* avec un ancrage.
b) Calcul de la température superficielle intérieure et du coefficient de transmission thermique
linéique W ou ponctuelle x (voir annexe C).
La conductivité thermique de la couche quasi-homogène peut être prise égale à :
(Ao Ao+.hn An)
hi
A=
(2)
(A~ +.A,)
où
est la conductivité thermique équivalente de la couche quasi-homogène ;
‘io . . hn sont les conductivités thermiques des matériaux constituants ;
sont les surfaces des matériaux constituants mesurées dans le plan de la couche.
Ao.An
pourvu que :
- Les ponts thermiques dans la couche considérée sont sensiblement perpendiculaires à la face
intérieure ou extérieure des constructions et pénétrer la couche sur presque toute son
épaisseur,
- la résistance thermique (de surface à surface) de la construction après simplification est d’au
moins 1,5 (m*~K)M/,
- les conditions d’au moins un des groupes indiqués dans le tableau 2 sont remplies (voir figure
.
11)
16
---------------------- Page: 20 ----------------------
@ ISO
ISO 10211=1:1995(F)
Tableau 2 : Conditions spécifiques à l’incorporation d’un pont thermique linéique ou ponctuel dans
une couche quasi-homogène
R d
hb Atb Rt,i
0 4 i
Groupe voir
m* (m*.K)/W
figure 11 (m*.K)NV W/(m.K) m
W/(m-K)
.
< 1,5 < 0,05 5 0,5
ttb
2 >3 - < 30.10-6
I 0,5 -0 -0 -0
1
3 >3 < - 30.10-6
> 0,5 2 0,5 -0 II-
l
B
4 >3 < - 30.10-6 > 0,5
< 0,5 2 0,5 2 0,l
1
où :
htb est la conductivité thermique du pont thermique à introduire dans la couche quasi-homogène,
A,, est la surface de la Section du pont thermique,
!tb est la longueur du pont thermique,
R, est la résistance thermique de la couche sans la présence du pont thermique ponctuel en mètres carrés,
R, i est la résistance thermique totale des couches entre la couche quasi-homogène considérée et la surface
’ intérieure,
est la conductivité thermique de la couche de matériau située entre la couche quasi-homogène
Ai
considérée et la surface intérieure avec la plus haute valeur de hi fois di’
d est l’épaisseur de cette même couche.
i
NOTE : Le groupe 1 comprend les ponts thermiques linéiques. Par exemples les joints de
maçonnerie, les lattes de bois dans les lames d’air, les réductions d’épaisseurs de couches
isolantes.
Le groupe 2 comprend des dispositifs comme les ancrages dans les cavités dans la mesure
où ils sont fixés dans la maçonnerie ou le béton, ou bien sont placés dans une lame d’air,
ainsi que les clous et vis dans les couches de matériaux ou bandes ayant la résistance
thermique maximale indiquée.
Les groupes 3 et 4 comprennent des dispositifs comme les ancrages dans les cavités dans
la mesure où ils pénètrent une couche d’isolant qui a une résistance thermique supérieure à
celle indiquée pour le groupe 2. La couche intérieure doit alors avoir des propriétés
thermiques qui limitent suffisamment l’influence du pont thermique sur la température
superficielle intérieure.
Ceci peut être le cas si la couche intérieure a une résistance thermique suffisante (groupe
3) ou une conductivité thermique telle que le flux thermique à travers les ancrages dans les
cavités est correctement réparti sur la surfac
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
10211-1
Première édition
1995-08-I 5
Ponts thermiques dans le bâtiment - Flux
de chaleur et températures superficielles -
Partie 1:
Méthodes générales de calcul
Thermal bridges in building construction - Heat flows and surface
tempera tures -
Part 7: General calculation methods
Numéro de référence
ISO 1021 l-l :1995(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 10211-1:1995(F)
Avant-propos
IL’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’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 gouver-
nementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. LIS0
collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale
(CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
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.
La Norme internationale ISO 10211-1 a été élaborée par le Comité
européen de normalisation (CEN) en collaboration avec le comité
technique ISO/TC 163, Isolation thermique, sous-comité SC 2, Méthodes
de calcul. conformément à l’Accord de coopération technique entre I’ISO
et le CEN (Accord de Vienne).
L’ISO 1021 lcomprend la partie suivante, présentée sous le titre général
Ponts thermiques dans le bâtiment - Flux de chaleur et températures
superficielles:
Partie 7: Méthodes générales de calcul
La partie suivante est en préparation:
Partie 2: Calcul de ponts thermiques linéaires
Les Annexes A, B et C font partie intégrante de la présente partie de
I’ISO 10211. Les annexes D, E, F et G sont données uniquement à titre
d’information.
0 ISO 1995
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun
procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans
l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-1 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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@ ISO
ISO 10211=1:19~5(F)
SOMMAIRE
iv
Avant propos
iv
Introduction
1
1 Domaine d’application
1
2 Références normatives
Définitions et symboles 2
3
7
4 Principes
7
5 Modélisation de la construction
7
51 . Règles de modélisation
Conditions de simplification du modèle géométrique 12
52 .
19
6 Valeurs de calcul
Valeurs de calcul données 19
61 .
Méthodes de détermination des valeurs de calcul 20
62 .
21
7 Méthode de calcul
21
71 . Règles de calcul
72 . Détermination du coefficient de couplage thermique
et des flux thermiques
73 . Détermination de la température superficielle
24
intérieure
26
8 Données d’entrée et de sortie
26
81 . Données d’entrée
26
82 . Données de sortie
28
Annexe A(normative) Validation des méthodes de calcul
32
Annexe B(normative) Conductivité thermique équivalente des espaces d’air
Annexe C(normative) Détermination des transmissions thermiques linéique
36
et ponctuelle
41
Annexe D(informative) Exemples d’utilisation de couches quasi-homogènes
44
Annexe E(informative) Résistances superficielles intérieures
Annexe F(informative) Détermination des valeurs L et g pour plus de deux
1 températures aux limites 51
Annexe G(informative) Evaluation de la condensation superficielle 53
---------------------- Page: 3 ----------------------
OS0 10211-1:1995(F)
@ ISO
Avant-propos
Le texte de YEN ISO 1021 l-l :1995 a été élaboré par le Comité Technique CEN/TC 89
“Performance thermique des bâtiments des composants du bâtiment” en collaboration avec
l
l’ISO/TC 163 “Isolation thermique”. et
Cette norme européenne devra recevoir le statut de norme nationale, soit par publication d’un
au plus tard en février 1996, et toutes les normes
texte identique, soit par entérinement,
nationales en contradiction devront être retirées au plus tard en février 1996.
Selon le Règlement intérieur du CENKENELEC, les pays suivants sont tenus de mettre cette
norme européenne en application: Allemagne, Autriche,Belgique, Danemark, Espagne, Finlande,
France, Grèce, Irlande, Islande, Italie, Luxembourg, Norvège, Pays-Bas, Portugal, Royaume-Uni,
Suède et Suisse.
Introduction
Les ponts thermiques, qui surviennent en général à toute jonction entre des composants de bâtiments
ou lorsque change la composition de la structure du bâtiment, ont deux conséquences :
a) une modification du flux thermique
et
b) une modification de la température superficielle intérieure
par rapport à celles de la structure dépourvue de pont thermique.
Bien que des procédures de calcul similaires soient utilisées, celles-ci ne sont pas identiques pour le
calcul des flux et pour le calcul des températures de surface.
En général, un pont thermique occasionne des flux thermiques tridimensionnels ou bidimensionnels,
qui peuvent être déterminés avec précision en utilisant des méthodes détaillées de calcul numérique
décrites dans cette norme. Celles-ci sont désignées comme méthodes de “Classe A”, et la partie 1 de
cette Norme Européenne définit les critères qui doivent être satisfaits pour qu’une méthode puisse
être désignée comme étant de “Classe A”.
Dans beaucoup d’applications, les calculs numériques qui sont basés sur une représentation
bidimensionnelle des flux thermiques donnent des résultats avec une précision satisfaisante. Celles-ci
sont appelées méthodes de “Classe B”. La partie 2 de cette norme définit les critères pour le calcul
des ponts thermiques linéiques, qui doivent être satisfaits pour que cette méthode puisse être
désignée comme étant de “Classe B”.
D’autres méthodes moins précises, mais beaucoup plus simples, qui ne sont pas basées sur un calcul
numérique peuvent donner une évaluation suffisante de la majoration du flux thermique occasionnée
par les pont thermiques. Ces méthodes simplifiées sont données dans le prEN ISO 14683, Ponts
thermiques dans les bâtiments -
Coefficient de transmission thermique
linéique - Méthodes
simplifiées et valeurs de calcul (ISO/DIS 14683:1995).
iv
---------------------- Page: 4 ----------------------
@ ISO
ISO 10211=1:1995(F)
1 Domaine d’application
La partie 1 de cette norme établit les spécifications sur les modèles géométriques 3-D et 2-D d’un
pont thermique pour le calcul numérique :
- des flux thermiques afin d’évaluer la déperdition thermique globale d’un bâtiment.
- des températures superficielles minimales afin d’évaluer le risque de condensation
superficielle;
Ces spécifications incluent les limites du modèle géométrique et ses subdivisions, les conditions aux
limites et les valeurs thermiques qui lui sont liées .
Cette norme est basée sur les suppositions suivantes :
- conditions de régime stationnaire ;
- toutes les propriétés physiques sont indépendantes de la température ;
- absence de source de chaleur à l’intérieur de l’élément de construction.
Elle peut aussi être utilisée pour la détermination des coefficients de transmission thermique linéiques
ou ponctuels ainsi que pour les facteurs de température superficielle.
2 Références normatives
La présente Norme Européenne comporte, par référence datée ou non datée, des dispositions
d’autres publications. Ces références normatives sont citées aux endroits appropriés dans le texte et
les publications sont énumérées ci-après. Pour les références datées les amendements ou révisions
ultérieurs de l‘une quelconque de ces publications ne s’appliquent à cette norme européenne que s’ils
y ont été incorporés par amendement ou révision. Pour les références non datées, la dernière édition
de la publication à laquelle il est fait référence, s’applique.
ISO 7345 Isolation thermique - Grandeurs physique et définitions.
prEN 673 Isolation thermique des vitrages - Règles de calcul pour la détermination du
coefficient de transmission thermique, des vitrages en régime stationnaire.
prEN ISO 6946-l
Composants de bâtiment et éléments de construction - Résistance thermique et
coefficient de transmission thermique.
prEN ISO 10456 Isolation thermique - Matériaux et produits de construction - Détermination des
valeurs thermiques déclarées et utiles.
prEN ISO 13789 Performances thermiques de bâtiments -
Coefficient de déperdition par
transmission - Méthode de calcul
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SS0 102114:1995(F)
3 Définitions et symboles
3.1 Définitions
Pour les besoins de la présente norme, les définitions de I’ISO 7345 et les définitions suivantes
s’appliquent:
3.1.1 pont thermique : Partie de l’enveloppe d’un bâtiment où la résistance thermique par ailleurs
uniforme est modifiée de façon sensible par :
a) la pénétration totale ou partielle de l’enveloppe du bâtiment par des matériaux ayant une
conductivité thermique différente
et / ou
b) un changement dans l’épaisseur de la structure
et / ou
c) une différence entre les surfaces intérieure et extérieure, comme il s’en produit aux liaisons
parois/plancher/plafond.
3.1.2 modèle géométrigue 3-O : Modèle géométrique, déduit des plans d’architecture, tel que pour
chacun des axes orthogonaux, la coupe perpendiculaire à cet axe change d’une limite à l’autre du
modèle (voir figure 1).
3.1.3 é/ément latéral 3-D : Partie du modèle géométrique 3-D qui, considérée séparément, peut être
représentée par un modèle géométrique 2-D (voir figures 1 et 2).
3.1.4 é/ément central 3-D : Partie d’un modèle géométrique 3-D qui n’est pas un élément latéral 3-D (voir
figure 1).
3.1.5 modèle géométrique 2-D : Modèle géométrique déduit des plans d’architecture, tel que pour
un des axes orthogonaux, la coupe perpendiculaire à cet axe ne change pas dans les limites du
modèle (voir figure 2).
NOTE : Un tel modèle géométrique 2-D est utilisé pour les calculs bidimensionnels.
3.1.6 plans de construction : Plans dans le modèle 3-D ou 2-D qui séparent :
- différents matériaux,
- le modèle géométrique du reste de la construction,
- les éléments latéraux de l’élément central (voir figure 3).
3.1.7 plans de coupe : Ce sont les plans de construction qui sont des limites au modèle 3-D ou 2-D
en séparant le modèle du reste de la construction (voir figure 3).
---------------------- Page: 6 ----------------------
@ ISO
ISO 102114:1995(F)
F3
Figure 1 : Modèle 3-D avec cinq éléments latéraux 3-D et un élément central 3-D. FI à F5 ont des coupes
transversales constantes perpendiculaires à au moins un axe. C est la partie restante.
F2 F4
F3
Figure 2 : Les coupes transversales aux éléments latéraux d’un modéle 3-D peuvent être traitées par un .
modèle 2-D. F2 à FS font référence à la figure 1.
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SS0 102114:1995(F)
Figure 3: Example de modèle 3-D montrant les plans de construction.
C, sont les plans de construction perpendiculaires à l’axe des x
C, sont les plans de construction perpendiculaires à l’axe des y
C, sont les plans de construction perpendiculaires à l’axe des z
Les plans de coupe sont indiqués par des flèches agrandies
Les plans séparant les éléments latéraux de l’élément central dont entourés.
3.1.8 plans auxilr’aires : Plans qui, en plus des plans de construction, divisent le modèle géométrique
en un certain nombre de cellules.
3.1.9 couche quasi-homogène : Couche qui consiste en deux matériaux ou plus ayant des
conductivités thermiques différentes, mais qui peut être considérée comme une couche homogène
avec une conductivité thermique équivalente (voir figure 4).
Figure 4 : Exemple de pont thermique ponctuel mineur donnant une majoration du flux de chaleur tri-
dimensionnel et qui est incorporé dans une couche quasi-homogène.
---------------------- Page: 8 ----------------------
@ ISO ISO 10211=1:1995(F)
Différence entre la température de l’air intérieur et la
3.1 .l 0 rapport d’écart de température, cRsi. :
température de la face intérieure, divisée par la différence entre la température de l’air intérieur et la
température de l’air extérieur, calculée avec une résistance superficielle intérieure RSi.
Différence entre la température de la
3.1 .l 1 facteur de température à la surface intérieure, fRsi :
face intérieure et la température de l’air extérieur, divisée par la différence entre la température de
l’air intérieur et la température de l’air extérieur, calculée avec une résistance superficielle intérieure
R
si’
NOTE : : fRsi = l-c,,i
Facteurs qui fixent l’influence relative des
3.1.12 facteurs de pondération de température, g :
températures d’air des ambiances thermiques adjacentes sur la température superficielle au point
étudié.
3.1 A3 Température extérieure de référence : Température de l’air extérieur en supposant que le
ciel est complètement couvert.
3.1 .14 température intérieure de référence :
a) température résultante sèche dans la pièce considérée.
b) valeur moyenne de la température de l’air intérieur dans la pièce considérée.
NOTE 1 : a) est utilisée pour le calcul des flux thermiques en vue d’évaluer les déperditions
calorifiques globales, et b) est utilisée pour le calcul des températures superficielles en vue
d’évaluer le risque de condensation superficielle.
NOTE 2 : Pour les besoins du calcul, la température de référence est supposée uniforme
dans toute l’ambiance intérieure.
3.1 .15 température résultante sèche : Valeur moyenne arithmétique de la température de l’air
intérieur et de la température radiante moyenne de toutes les surfaces entourant l’ambiance
intérieure.
Flux thermique par degré d’écart de température
3.1.16 coefficient de couplage thermique, L(i,j) :
entre deux ambiances i,i qui sont thermiquement reliées par l’ouvrage considéré.
3.1 .17 coefficient linéique de transmission thermique, v : Terme correctif pour l’influence linéique
d’un pont thermique lors du calcul du coefficient de couplage thermique L à partir de calculs
unidimensionnels.
3.1.18 coefficient ponctuel de transmission thermique, x : Terme correctif pour l’influence
ponctuelle d’un pont thermique lors du calcul du coefficient de couplage thermique L à partir de
calculs unidimensionnels.
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 10211-1:1995(F)
@ KO
3.2 Symboles et unités
Symbole Grandeurs physiques Unité
m*
A Surface
H Hauteur m
Coefficient de couplage thermique WIK
L
(m*K)NV
R Résistance thermique
(m**K)NV
R Résistance superficielle extérieure
se
(m*K)/W
R Résistance superficielle intérieure
si
K
T Température thermodynamique
W/(m*-K)
U Coefficient de transmission thermique
V Volume m3
b Largeur m
Epaisseur
d
Facteur de température à la surface intérieure
fRsi
Facteur de pondération de température
9
h Coefficient d’échange thermique1 W/(m*-K)
I Longueur
Densité de flux thermique W/m*
9
0
8 Température en degrés celsius C
Ecart de température K
A0
Conductivité thermique W/(m=K)
h
Rapport d’écart de température
CRsi
Flux thermique W
a
Coefficient ponctuel de transmission thermique WIK
x
Coefficient linéique de transmission thermique
W/(mK)
‘V
Liste des indices
cav cavité
point de rosée
dP
e extérieur
i intérieur
I linéique
min minimum
S surface
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@ ISO
ISO 102114:1995(F)
4 Principe
La répartition de la fempérafwe dans une construction et le flux fhermique qui la traverse peuvent
être calculés si les conditions aux limites et les détails de construction sont connus. A cet effet, le
modèle géométrique est divisé en un certain nombre de cellules de matériau adjacentes, chacune
ayant une conductivité thermique homogène. Les critères qui doivent être respectés lors de la
préparation du modèle sont donnés en 5.
Dans la partie 6, des instructions sont données pour déterminer les valeurs de la conductivité
thermique et les conditions aux limites.
La répartition de la température est déterminée soit au moyen d’un calcul itératif, soit par une
technique de résolution directe, après quoi la répartition de la température dans les cellules de
matériau est déterminée par interpolation.
Les règles de calcul et la méthode de détermination de la répartition de température sont exposées
en 7.
NOTE : Quelques uns des articles suivants contiennent des différences entre le calcul des
températures superficielles et le ctiiul des flux thermiques ; les différences sont données
aux tableaux 1 3 et 4.
5 Modélisation de la construction
5.1 Règles de mod6lisation
II n’est généralement pas réalisable de modéliser un bâtiment complet en utilisant un seul modèle
géométrique. Dans la plupart des cas, le bâtiment peut être divisé en plusieurs parties (y compris le
sol des fondations, le cas échéant) à l’aide de plans de coupe. Cette division doit être effectuée de
telle manière qu’aucune différence n’existe entre le résultat du calcul sur les parties séparées du
bâtiment et le bâtiment traité dans son ensemble.
Cette séparation en plusieurs modèles géométriques est obtenue en choisissant des plans de coupe
appropriés.
5.1 .l Plans de coupe du modèle géométrique
Le modèle géométrique se compose de (des) l’élément (s) central et des éléments latéraux, et si
nécessaire du sous-sol.
Le modèle géométrique est limité par des plans de coupe.
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 10211-1:1995(F)
Les plans de coupe doivent être choisis comme suit :
- sur un plan de symétrie si celui-ci est à moins de 1 m de l’élément central (voir figure 5) ;
- à au moins 1 m de l’élément central s’il n’existe pas de plan de symétrie à proximité ;
- suivant les indications du tableau 1, dans le sous-sol.
NOTE : S’il existe plus d’un pont thermique dans le modèle géométrique, la température de
surface calculée pour l’élément central du second pont thermique, n’est correcte que si ce
dernier est à une distance d’au moins 1 m du plan de coupe le plus proche (voir figure 6), à
moins que le plan de coupe ne soit un plan de symétrie.
Dimensions en mm
I
IA
4 000 1 4000
1
I .
2 * v .
1 1
l
I
I
I
I
u
Figure 5 : Plans de symétrie pouvant être utilisés comme plans de coupe
---------------------- Page: 12 ----------------------
@ ISO ISO 10211-1:1995(F)
Dimensions en mm
Figure 6 : Deux ponts thermiques A et B dans le même modèle. Le pont thermique le plus
proche des plans de coupe ne remplit pas la condition d’être à au moins 1 m d’un
plan de coupe (à gauche). Cette difficulté est évitée en agrandissant le modèle
dans deux directions (à droite).
Tableau 1 : Emplacement des plans de coupe dans le sous-sol
(fondations, planchers sur terre plein, sous-sols).
Distance de IWment central en métres
Objet du calcul
Température
Direction superficielle Flux de chaleur
voir figure 7a voir figure 7b
Horizontale intérieure au bâtiment au moins 1 m 0,5 b
I
I
même distance
Horizontale extérieure au bâtiment qu’à l’intérieur du 2,5 b
bâtiment
Verticale en dessous du niveau du sol 3m 23 b
I--- I
Verticale en dessous du niveau du
plancher (voir note)
où : b est la largeur (la plus petite dimension) du plancher sur terre plein en mètres.
NOTE : Cette valeur s’applique seulement si le niveau du plancher considéré est à plus de 2
m en dessous du niveau du sol.
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 10211-1:1995(F)
@ ISO ’
Dimensions en mm
Figure 7a : Dimensions du sol. Figure 7b : Dimensions du sol.
Calcul des températures Calcul des flux de chaleur.
surpetficielles.
5.12 Ajustements dimensionnels
Des ajustements dimensionnels du modèle géométrique par rapport à la réalité physique sont admis
s‘ils n’ont pas d’influente significative sur le résultat des calculs; c’est ce qu’on peut supposer si les
conditions indiquées en 5.2.1. sont satisfaites.
5.1.3 Plans auxiliaires
Le nombre de plans auxiliaires dans le modèle doit être tel que le fait d’en ajouter d’autres ne change
pas les rapports d’écart de température
10
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 10211-1:1995(F)
NOTE : Voici une méthode permettant de respecter cette exigence dans de nombreux cas
(voir figure 8a) :
Les distances entre des plans parallèles adjacents ne doivent normalement pas dépasser
les valeurs suivantes :
- dans l’élément central : 25 mm,
- dans les éléments latéraux, en mesurant à partir du plan de construction qui sépare
l’élément central de l’élément latéral : 25, 25, 50, 50, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000
et 4000 mm.
Pour les constructions avec des découpages de petites dimensions (par exemple les
profilés de fenêtre), une discrétisation plus fine sera nécessaire (voir figure 8b).
Dimensions en mm
Figure 8a : Exemple de plans de construction complétés par des plans auxiliaires
11
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ISO 10211-1:1995(F)
@ ISO
Dkmnsansenmm
indique les plans de construction
indique les plans auxiliaires
Figure 8b : Exemple de plans de construction et de plans auxiliaires dans un modele géométrique 2-D
d’un profilé de menuiserie.
5.1.4 Couches et matériaux quasi-homogènes
Dans un modèle géométrique, il est admis de remplacer des matériaux ayant des conductivités
thermiques différentes par un matériau ayant une seule conductivité thermique si les conditions
indiquées en 5.2.2 sont remplies.
NOTE : Citons comme exemples, les joints de maçonnerie, les ancrages dans les cavités
thermiquement isolées, les vis dans les lattes en bois, les toitures en tuiles avec la lame
d’air et les liteaux associés.
5.2 Conditions de simplification du modéle géom&rique
Les résultats de calcul obtenus à partir d’un modèle géométrique sans simplifications ont priorité sur
ceux obtenus à partir d’un modèle géométrique simplifié.
Les ajustements suivants peuvent être effectués.
NOTE : Ceci est important quand les résultats d’un calcul donnent des valeurs proches
d’une valeur exigée.
12
---------------------- Page: 16 ----------------------
@ ISO
ISO 10211=1:1995(F)
5.2.1 Conditions d’ajustements dimensionnels pour simplifier le modèle géométrique.
L’ajustement des dimensions ne peut être fait que pour les matériaux ayant des conductivités
thermiques inférieures à 3 W/(mX).
a) Changement dans /‘emplacement de la sutiace d’un bloc de matériau adjacent à la face intérieure
ou extérieure du modèle géométrique (voir figure 9) :
corr de l’emplacement des surfaces non planes, relative à la position moyenne
La correction locale d
de surface ne devra pas excéder :
d R h
corr = cou
où :
d est l’ajustement local perpendiculaire à la position moyenne de la surface intérieure
corr
ou extérieure.
est égal à 0,03 m*KM/,
R
corr
est la conductivité thermique du matériau en question.
h
NOTE : Citons pour exemples, les surfaces inclinées, les angles arrondis et les profilés de
surface, comme les tuiles de toiture.
.
Figure 9 : Changement dans l’emplacement de la surface intérieure ou extérieure.
13
---------------------- Page: 17 ----------------------
ISO 10211-1:1995(F) @ ISO
b) Changement à l’interface de deux parties à matériaux différents :
- le déplacement de l’interface doit se faire dans le sens perpendiculaire à la surface intérieure ;
- le déplacement de l’interface doit se faire de telle sorte que le matériau ayant la plus faible
conductivité thermique soit remplacé par le matériau ayant la plus grande conductivité thermique
(voir figure 10).
NOTE : Citons pour exemples, les rainures pour les bandes d’étanchéité, les joints en kit,
les blocs d’ajustage, les prises murales, les surfaces inclinées et autres détails de liaison.
b C
a d
simplifications
combinaison
Simplifications
Bloc Conductivité
de matériau thermique
C d
a b
1 h
QA2 VA3 VA3 eh,
1
2
h2
3
'3"2 '3"2 ',
h3
Figure 10 : Quatre possibilités pour replacer l’interface entre trois blocs de matériaux, en
fonction du rapport de leur conductivité thermique.
14
---------------------- Page: 18 ----------------------
@ ISO
ISO 10211=1:1995(F)
c) Omission des couches minces :
- les couches d’une épaisseur au plus égale à 1 mm peuvent être ignorées ;
NOTE : Citons pour exemples, les barrières non métalliques qui résistent au passage de
l’humidité ou de la vapeur d’eau.
d) Omission des éléments fixés en saillie sur la surface extérieure :
- composants de bâtiment qui ont été fixés à la surface extérieure (p.ex. fixés en des points
discrets).
NOTE : Citons pour exemples, les gouttières et les tuyaux de descente d’eau de pluie.
5.2.2. Conditions d’emploi des couches de matériau quasi-homogène pour simplifier le modèle
géométrique.
Les conditions suivantes pour l’incorporation des ponts thermiques linéiques et ponctuels mineurs,
dans une couche quasi-homogène s’appliquent dans tous les cas :
- les couches de matériau en question sont situées dans une partie de la construction qui,
après simplification, devient un élément latéral ;
- la conductivité thermique de la couche quasi-homogène après simplification n’est pas
supérieure à 1,5 fois la plus faible conductivité thermique des matériaux présents dans la
couche avant simplification.
a) Calcul du coefficient de couplage thermique L
La conductivité thermique de la couche quasi-homogène doit être calculée d’après l’équation (1) :
d
h’ =
(1)
d
A
i
R
c
L -Rsi- se- hi
où :
h’ est la conductivité thermique équivalente de la couche quasi-homogène,
d est l’épaisseur de la couche thermiquement non-homogène,
A est la surface du composant de bâtiment,
L est le coefficient de couplage thermique du composant de bâtiment déterminé par un calcul
bidimensionnel ou tridimensionnel,
épaisseurs des couches homogènes qui font partie de la construction,
d sont les
j
hj sont les conductivités thermiques de ces couches homogènes,
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ISO 10211-1:1995(F)
@ ISO
NOTE : L’utilisation de la formule (1) convient en présence d’un grand nombre de ponts
thermiques mineurs identiques (ancrages muraux, joints de maçonnerie, blocs creux etc.).
Le calcul de L peut être limité à une surface de base qui est représentative de la couche
non-homogène. Par exemple, un mur creux avec 4 ancrages par m* peut être représenté
par une surface de base de 0,25 m* avec un ancrage.
b) Calcul de la température superficielle intérieure et du coefficient de transmission thermique
linéique W ou ponctuelle x (voir annexe C).
La conductivité thermique de la couche quasi-homogène peut être prise égale à :
(Ao Ao+.hn An)
hi
A=
(2)
(A~ +.A,)
où
est la conductivité thermique équivalente de la couche quasi-homogène ;
‘io . . hn sont les conductivités thermiques des matériaux constituants ;
sont les surfaces des matériaux constituants mesurées dans le plan de la couche.
Ao.An
pourvu que :
- Les ponts thermiques dans la couche considérée sont sensiblement perpendiculaires à la face
intérieure ou extérieure des constructions et pénétrer la couche sur presque toute son
épaisseur,
- la résistance thermique (de surface à surface) de la construction après simplification est d’au
moins 1,5 (m*~K)M/,
- les conditions d’au moins un des groupes indiqués dans le tableau 2 sont remplies (voir figure
.
11)
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@ ISO
ISO 10211=1:1995(F)
Tableau 2 : Conditions spécifiques à l’incorporation d’un pont thermique linéique ou ponctuel dans
une couche quasi-homogène
R d
hb Atb Rt,i
0 4 i
Groupe voir
m* (m*.K)/W
figure 11 (m*.K)NV W/(m.K) m
W/(m-K)
.
< 1,5 < 0,05 5 0,5
ttb
2 >3 - < 30.10-6
I 0,5 -0 -0 -0
1
3 >3 < - 30.10-6
> 0,5 2 0,5 -0 II-
l
B
4 >3 < - 30.10-6 > 0,5
< 0,5 2 0,5 2 0,l
1
où :
htb est la conductivité thermique du pont thermique à introduire dans la couche quasi-homogène,
A,, est la surface de la Section du pont thermique,
!tb est la longueur du pont thermique,
R, est la résistance thermique de la couche sans la présence du pont thermique ponctuel en mètres carrés,
R, i est la résistance thermique totale des couches entre la couche quasi-homogène considérée et la surface
’ intérieure,
est la conductivité thermique de la couche de matériau située entre la couche quasi-homogène
Ai
considérée et la surface intérieure avec la plus haute valeur de hi fois di’
d est l’épaisseur de cette même couche.
i
NOTE : Le groupe 1 comprend les ponts thermiques linéiques. Par exemples les joints de
maçonnerie, les lattes de bois dans les lames d’air, les réductions d’épaisseurs de couches
isolantes.
Le groupe 2 comprend des dispositifs comme les ancrages dans les cavités dans la mesure
où ils sont fixés dans la maçonnerie ou le béton, ou bien sont placés dans une lame d’air,
ainsi que les clous et vis dans les couches de matériaux ou bandes ayant la résistance
thermique maximale indiquée.
Les groupes 3 et 4 comprennent des dispositifs comme les ancrages dans les cavités dans
la mesure où ils pénètrent une couche d’isolant qui a une résistance thermique supérieure à
celle indiquée pour le groupe 2. La couche intérieure doit alors avoir des propriétés
thermiques qui limitent suffisamment l’influence du pont thermique sur la température
superficielle intérieure.
Ceci peut être le cas si la couche intérieure a une résistance thermique suffisante (groupe
3) ou une conductivité thermique telle que le flux thermique à travers les ancrages dans les
cavités est correctement réparti sur la surfac
...
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